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褐藻のバイオエタノール変換を目指した酵母共培養プラットフォームの構築

Research Project

Project/Area Number 18J10103
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionKyoto University
Research Fellow 佐々木 勇輔  京都大学, 総合生存学館, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsエタノール / バイオマス / 酵母 / アルギン酸 / 大型藻類 / マンニトール / エタノール発酵 / 適応進化
Outline of Annual Research Achievements

前年度では、その適応進化をゲノミクスの視点から解析した。本年度は、その解析結果に基づき、in vitro およびin vivoにおけるreverse engineeringを実施し、同定した遺伝子変化を評価した。
適応進化株の全ゲノム比較解析により、アルギン酸代謝に関わるDehRレダクターゼにおいて、非同義変異(T16K)を同定した。その変異型酵素の活性を野生型と比較評価するため、それぞれ大腸菌(BL21)で生産後、His-tag精製を行った。
精製酵素を用いて、補酵素NAD(P)Hに対するKmとKcatを算出した。その結果、変異型DehRでは、NADH/NADPH比率が0.89と野生型の21.8%になっていることがわかった。NADHに対するKcatは、変異型で1.1倍の増加に対して、NADPHに対するKcatは、1.6倍の増加であることより、T16Kの変異は、DehRのNADPHに対する酵素活性を特に向上させたと考えられる。
T16Kが酵素活性向上にどのように寄与しているのか、解明するため、野生型・変異型DehRのタンパク質モデルを作成し、補酵素をbinding siteへドッキングさせたシミュレーションを実施した。その結果、T16部位は、ループ構造を形成して補因子と結合し、酸素と相互作用する箇所であることがわかった。16K変異は、そのプール構造と隣接するヘリックスとの空間を拡張する。その空間によって、変異型ではNADPがより許容され、酵素活性の向上につながったと考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] DOE Joint Genome Institute(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Production of Tetra-methylpyrazine Using Engineered C. glutamicum2020

    • Author(s)
      Thomas Eng, Yusuke Sasaki, Robin Herbert, Andrew Lau, Jessica Trinh, Yan Chen, Mona Mirsiaghi, Christopher J. Petzold, Aindrila Mukhopadhyay
    • Journal Title

      Metabolic Engineering Communications

      Volume: 10

    • DOI

      10.1016/j.mec.2019.e00115

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Engineering Corynebacterium glutamicum to produce the biogasoline isopentenol from plant biomass hydrolysates2019

    • Author(s)
      Yusuke Sasaki, Thomas Eng, Robin A. Herbert, Jessica Trinh, Yan Chen, Alberto Rodriguez, John Gladden, Black A. Simmons, Christopher J. Petzold, Aindrila Mukhopadhyay
    • Journal Title

      Biotechnology for Biofuels

      Volume: 12

    • DOI

      10.1186/s13068-019-1381-3

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidation of Enigma in Adaptationally Evolved Saccharomyces cerevisiae for Ethanol Production from Brown Macroalgae2019

    • Author(s)
      Yusuke Sasaki, Yasuo Yoshikuni
    • Organizer
      114th American Society for Microbiology General Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidation of Enigma in Adaptationally Evolved Saccharomyces cerevisiae for Ethanol Production from Brown Macroalgae2019

    • Author(s)
      Yusuke Sasaki, Yasuo Yoshikuni
    • Organizer
      ASM Microbe 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2021-01-27  

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