| 研究課題/領域番号 |
15360435
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物機能・バイオプロセス
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
青柳 秀紀 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 助教授 (00251025)
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| 研究分担者 |
田中 秀夫 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 教授 (40015657)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2004年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2003年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
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| キーワード | 人工細胞壁 / 植物プロトプラスト / 微生物プロトプラスト / DNAマイクロアレー / 酵素生産 / 有用代謝産物 / バイオリアクター / 細胞壁成分 / 制癌剤 / 酵索生産 / 遺伝子発現 |
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| 研究概要 |
細胞を用いる従来の有用物質生産法の問題点を排除した新規な生産システムの開発を目指し、細胞に代わる新たな有用物質生産の担い手として、微生物や植物の細胞壁を除去したプロトプラストの優れた機能に着目し、本研究を遂行した。プロトプラストは細胞とは異なる生物機能を活性化するが、その詳細は未解明である。酵母DNA microarrayを用いて酵母のプロトプラストと細胞の遺伝子の発現の違いを解析してゆく中で、酵母プロトプラストではタンパク質などの代謝産物の分泌経路が活性化され、培養液中に分泌生産される事を明確にした。無電荷で、物質移動能に優れた人工細胞壁を独自に作製し、酵母プロトプラストに装着して培養する、有用物質の高濃度、高速度分泌生産システムを開発した結果、Invertaseおよびα-glucosidaseを通常の細胞を用いたシステムに比べて数十倍の高濃度、高速度で分泌生産する事ができた。本システムは組換え酵母プロトプラストを用いた異種タンパクの分泌生産においても有効であった。
木本性のイチイのプロトプラスト等をモデルに、植物プロトプラストが新たな培養環境に接する時に示す適応反応や細胞壁を除去した場合の物質移動速度や移動物質の種類や変動などの特性を基礎的に把握した。イチイの培養細胞および植物体の葉から効率的に代謝活性が高いプロトプラストを単離する方法を開発した。高い抗酸化能および物質移動能を有する人工細胞壁を開発し、イチイプロトプラストに装着し、種々の機能性物質(Methyl jasmonateやアルギン酸加熱生成物など)を培養液中に添加して培養する事で、通常は細胞壁近傍に微量にしか存在しないPaclitaxelなどの有用代謝産物を高濃度で分泌生産する事ができた。本研究により、微生物および植物のプロトプラスト機能を高度利用した有用物質の実用的な高速度分泌生産システムを構築する事ができた。
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