二次代謝経路の一次代謝化技術による稀少機能分子の高効率生産系の構築

• 研究領域: 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
• 研究課題/領域番号: 16H06450
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 梅野 太輔 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (00400812)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 72,020千円 (直接経費: 55,400千円、間接経費: 16,620千円); 2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2019年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2018年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2017年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2016年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
• キーワード: 進化分子工学 / 合成生物学 / 生合成 / ランダム変異 / テルペノイド / スクリーニング / 共進化 / 酵素 / 代謝工学 / 天然物 / 進化 / バイオテクノロジー / 発現制御 / 酵素反応 / 応用微生物 / 生体分子 / 遺伝子制御回路

研究成果の概要

宿主細胞には常在する代謝ネットワークがあり，人工生合成経路の導入は，両者の少なからぬ相互干渉を生じる。Design-abilityを第一義とする合成生物学では，この相互干渉の最少化のための様々な技術体系を生み出してきた。ただしこの，一種「アパルトヘイト的」な生合成工学の立場は，生合成経路の高効率な運転を二の次とするものである。入植者（人工経路）と先住民（宿主の代謝ネットワーク）とのよき関係を模索する，「融和主義的」生合成リデザイン学を目指し，以下２点における「二次代謝経路の一次代謝化」に挑戦する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高効率なテルペノイドの前駆体の供給経路を完成させることによって，さまざまな稀少テルペンの生合成研究が可能となるほか，産業的価値が認められる数多くの有価テルペンの高効率生産と社会実装に貢献できた。また，テルペン酵素そのものの活性改良や機能発散のスキームを完成させたことによって，テルペン生産のもう一つのボトルネックである酵素そのものの脆弱性・性能の低さを克服する足掛かりができた。また，任意性の高い生合成中間体のバイオセンサの製作技術を完成させ，それを使った生合成改良が可能となった。この手法を多用することで，生合成経路の再デザインの歩留まりが大きく高まるものと期待される。