2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a genome editing-based technique for rapid multiple gene modification in heterologous production of secondary metabolites by Aspergillus oryzae
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
17H05431
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
丸山 潤一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (00431833)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 麹菌 / ゲノム編集 / 2次代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
麹菌は日本の醸造産業のみならず、異種タンパク質生産の宿主として世界的に利用されている産業的に有用な糸状菌である。さらに最近、異種2次代謝産物生産を目的として国内外で使用されるようになっている。本研究では、研究代表者らが麹菌において確立したゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9システムを発展させ、異種2次代謝産物生産の効率化や生産性向上に利用することを目的とした。
平成29年度は、CRISPR/Cas9システムを利用し、複数の遺伝子を単一の株で改変する技術、ならびに2次代謝生合成遺伝子を導入するための技術を開発した。具体的には、ゲノム編集用プラスミドをリサイクリングすることにより、高効率の遺伝子破壊や遺伝子導入を無限に繰り返すことが可能になった。
平成30年度は、異種二次代謝産物生産のモデルとして、7つの生合成遺伝子によって合成される担子菌由来の抗細菌活性をもつジテルペンpleuromutilinの生産を行った。遺伝子導入の標的部位として、分生子の色素合成に関与するwA、硝酸資化に必要なniaD、ウリジン/ウラシル生合成に必要なpyrGの各遺伝子を選択した。麹菌野生株RIB40を宿主として段階的に形質転換を行い、各標的部位の欠失に由来する表現型を指標として株を選択することで、7つのpleuromutilin生合成遺伝子すべてが導入された株を効率的に取得した。得られた株の代謝物において、GC/MS解析によりpleuromutilinの生産が確認され、抗菌活性も検出された。さらに、取得された生産株を用いて、生産性向上のための代謝経路の遺伝子改変を行った。pleuromutilin合成につながるアセチルCoAの供給やエルゴステロール生合成経路について遺伝子改変を行った結果、pleuromutilin生産量の増加が見られた。以上の結果から、ゲノム編集を利用した効率的な遺伝子導入や遺伝子破壊により、麹菌における異種二次代謝産物生産ならびに生産性向上に成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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