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本研究は、食物繊維やアルギン酸繊維、固定化酵素・菌体の担体などの食品・医薬の原料として使用され、工業的に重要な物質であるアルギン酸に着目し、微生物によるアルギン酸の生産を遺伝子レベルで解析することを目的としている。特に、制御に関する基礎的な研究は大量生産を行なう場合に必要不可欠なものであり、微生物由来のアルギン酸の生産を目標とした合成の遺伝学的研究を行なった。
アルギン酸の生産は培地の種類や温度条件などの外的環境により影響を受けることが、Pseudomonas aeruginosaを用いた実験により示唆されているが、本研究では好気性窒素固定菌Azotobacter vinelandiiにおける高生産の誘導および条件の決定を行なった。その結果、窒素源を添加した場合としない場合でアルギン酸の生産に違いがみられた。無窒素培地を用いた場合アルギン酸生産が増大し、全RNAを調製して転写レベルの調節を調べた結果、アルギン酸合成系の遺伝子が転写レベルで増加していることが明らかにされた。
Pseudomonas aeruginosaより単離されているアルギン酸の生産および制御に関与する遺伝子をプローブとして、Azotobacter vinelandiiの全DNAとハイブリダイズさせ、相同性を持つ遺伝子を単離した結果、アルギン酸の生産のキ-酵素であると考えられているalgdならびにその制御因子であるalgRlと相同性を有する遺伝子を単離した。単離したalgRl遺伝子はPseudomonas aeruginosaの変異株を相補するが、algD遺伝子には相補能がなかった。
今後、得られた遺伝子を改良することで、アルギン酸高生産株の育種が可能となるものと期待している。
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