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揮発性化合物の高濃度高効率生産に向けた気相微生物反応の構築

Research Project

Project/Area Number 18J15181
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionNagoya University
Research Fellow 宇佐見 享嗣  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords揮発性化合物 / 固定化微生物 / Acinetobacter / バイオプロダクション / 気相反応 / モノテルペノイド / 代謝改変 / 微生物
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、これまで得られた知見を元に、ガス状ゲラニオールから高付加価値モノテルペノイドであるトランス-ゲラン酸への気相バイオプロダクションを目的とし、Tol 5の代謝を改変後、Tol 5 が有する接着蛋白質AtaAを用いた担体固定化法による気相反応にて世界で初めて実証した。
まず、Tol 5へゲラニオールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子geoAを異種発現させた Tol 5 (pGeoA) を用いて液相生産を行い、 トランス-ゲラン酸蓄積量が8日目から減少することを明らかにした。次に、代謝改変を目的にTol 5 ゲノムからトランス-ゲラン酸代謝酵素FadD4を同定し、相同組換え法にて欠損株を取得した。取得した欠損株にpGeoAを導入することでTol 5ΔfadD4(pGeoA)を作製し、トランス-ゲラン酸の液相生産を実施し、蓄積生産および生産性の向上に成功した。また、Tol 5 ΔfadD4 (pGeoA) は Tol 5 野生株と同様にポリウレタン担体に対して効率的な固定化が可能であり、菌体周辺にはバルク水がないことを明らかにした。最後に、トランス-ゲラン酸の気相バイオプロダクションを行い、ヘッドスペース成分と担体への吸着成分をGC-MSにて解析し、世界で初めて高付加価値化合物の気相バイオプロダクションに成功したことを示した。生産量及び生産速度はゲラニオールの濃度依存的に増加し、最大生産速度は液相反応に比べ約20倍増加することを明らかにした。より効率的な生産物回収プロセス構築のため固定化微生物の剥離を要さず生産物の回収が可能な溶媒組成を見出し、生産物回収プロセスの簡略化および効率的な繰り返し生産を達成した。これらの結果から、反応から生産物分離に至る真のグリーンバイオプロセスの開発を示し、気相において揮発性化合物のより環境に優しい生産が可能となることが示唆された。

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

(6 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Gas-phase bioproduction of a high-value-added monoterpenoid (E)-geranic acid by metabolically engineered Acinetobacter sp. Tol 52020

    • Author(s)
      Usami Atsushi、Ishikawa Masahito、Hori Katsutoshi
    • Journal Title

      Green Chemistry

      Volume: 22 Pages: 1258-1268

    • DOI

      10.1039/c9gc03478a

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heterologous expression of geraniol dehydrogenase for identifying the metabolic pathways involved in the biotransformation of citral by Acinetobacter sp. Tol 52018

    • Author(s)
      Usami Atsushi、Ishikawa Masahito、Hori Katsutoshi
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 82 Pages: 2012-2020

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1501263

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Acinetobacter sp. Tol 5 の citral 生物変換に関わる代謝経路の同定2019

    • Author(s)
      宇佐見 享嗣・石川 聖人・堀 克敏
    • Organizer
      第29回イソプレノイド研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Green bioproduction of monoterpenoid (E)-geranic acid from geraniol by genetically engineered Acinetobacter sp. Tol 5 in gas phase2019

    • Author(s)
      Usami Atsushi、Ishikawa Masahito、Hori Katsutoshi
    • Organizer
      8th Congress of European Microbiologists, FEMS 2019.
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Geraniol dehydrogenase の異種発現による Acinetobacter sp. Tol 5 の citral 生物変換に関わる代謝経路の同定2019

    • Author(s)
      宇佐見 享嗣・石川 聖人・堀 克敏
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/life3/index.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

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

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