2014 Fiscal Year Research-status Report
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26850046
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
上村 直史 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50646528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リグニン / β-アリールエーテル / Sphingobium属細菌 / デッドエンド / バクテリア / カルボキシラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
β-アリールエーテル結合は、リグニン中で約50%を占める主要な分子間結合である。リグニン由来化合物分解菌であるSphingobium sp. SYK-6株の代謝解析から、本結合を有する化合物はβ-hydroxypropiovanilloneを経てバニロイル酢酸に変換された後、酵素非依存的な脱炭酸によりアセトバニロンを生成することと、アセトバニロンがデッドエンドであり、カルボキシル化を受けてバニロイル酢酸に戻ってから代謝されることが示された。本研究では、代謝過程で生じたデッドエンド化合物を正規の代謝ルートに復帰させるためのアセトバニロンの代謝系について解析を行った。はじめに、バニロイル酢酸以降の代謝経路について解析を行った。バニロイル酢酸は、化学構造がフェルラ酸と類似しており、フェルラ酸と同様に補酵素A (CoA)の付加を経て代謝されることが予想された。そこで、SYK-6株の細胞抽出液とβ-hydroxypropiovanilloneをCoA存在下、非存在下で反応させた結果、CoA非存在下ではバニロイル酢酸とアセトバニロンが蓄積したが、CoA存在下ではこれら化合物は蓄積せずに代謝が進行しバニリンが生成した。これより、バニロイル酢酸がCoA化合物を経て代謝されることが強く示唆された。次に、DNAマイクロアレイ解析によりアセトバニロン培養時に誘導される推定のカルボキシラーゼ系遺伝子群（acvABCDEF）の各遺伝子について破壊株を作製し、フェルラ酸代謝系遺伝子（ferA、ferB、ferB2）の破壊株と共に解析した。その結果、全ての遺伝子破壊株においてアセトバニロンでの生育が欠損または遅延し、これら遺伝子がアセトバニロン代謝に関与することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アセトバニロンのカルボキシル化に関わるacvABCDEF遺伝子群を同定することに成功し、アセトバニロン代謝経路においてバニロイル酢酸がCoA化合物を経由してバニリンに変換されることと、そのステップにフェルラ酸代謝系遺伝子であるferA、ferB、ferB2が関わることを見出すことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
acvABCDEFの遺伝子産物がアセトバニロンのカルボキシル化反応を触媒できるかどうか調べるために、異種宿主を用いてこれら遺伝子を発現させて再構成実験を行う。また、バニロイル酢酸がCoAの付加を経て代謝されることが示唆されたが、CoA中間体を同定することができていない。今後は、ferB、ferB2破壊株を用いた解析や、ferA遺伝子産物によるバニロイル酢酸変換実験によりCoA中間体を同定していく。
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