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大腸菌を用いた新規硫黄貯蔵分子および関連代謝経路の同定と生理意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K18675
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 応用微生物学
研究機関筑波大学

研究代表者

河野 祐介  筑波大学, 生命環境系, 助教 (40558029)

研究協力者 大津 厳生  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード硫黄代謝 / 大腸菌 / 硫黄転移酵素 / ペリプラズム / チオ硫酸イオン / 微生物生理 / 硫黄貯蔵 / 酸化還元
研究成果の概要

大腸菌での有用硫黄化合物の生産技術が進展する一方で、培養時に毒性の硫化水素が生じる問題がある。この現象は、硫黄の「同化」に関わると仮説し、単一硫黄源の無機培地で硫化水素発生を調べた。すると、硫黄源がチオ硫酸塩の時に硫化水素が発生するが、硫酸塩の時は発生しないこと、転写因子Crpが関わること、培地グルコースの枯渇が引き金となることを明らかにした。pspEは、野生株で硫化水素発生後に転写量が増加したが、crp破壊株では増加しなかった。pspE破壊株では、野生株と同等の硫化水素発生が見られた。よって、pspEは、他の未知の因子との複合的な機能として、crpに依存する硫化水素生成に関わる可能性が高い。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、大腸菌のチオ硫酸転移酵素遺伝子であるpspEに注目し、その理解を進めることで、未だに未知の部分が多い硫黄の代謝や制御、更には、炭素代謝とのクロストークについて重要な知見を明らかにしたため、その学術的な意義は大きい。更に、硫黄化合物の発酵生産の生産性向上や有害な副残物である硫化水素の低減などに繋がる成果であるため、産業界に技術還元可能な有効性が十分に見込めることから、社会的な意義も大きいと考えている。引き続き、当研究を推進し、その意義を深めていきたい。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Generation of hydrogen sulfide from sulfur assimilation in <i>Escherichia coli</i>2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Naoyuki、Hatano Tomoyuki、Saito Soshi、Wakabayashi Yukari、Abe Tetsuya、Kawano Yusuke、Ohtsu Iwao
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 65 号: 5 ページ: 234-239

    • DOI

      10.2323/jgam.2018.11.001

    • NAID

      130007769148

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gram-scale fermentative production of ergothioneine driven by overproduction of cysteine in Escherichia coli2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Naoyuki、Kawano Yusuke、Satoh Yasuharu、Dairi Tohru、Ohtsu Iwao
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 853-853

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38382-w

    • NAID

      120007128198

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Current understanding of sulfur assimilation metabolism to biosynthesize l-cysteine and recent progress of its fermentative overproduction in microorganisms2018

    • 著者名/発表者名
      Kawano Yusuke、Suzuki Kengo、Ohtsu Iwao
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 号: 19 ページ: 8203-8211

    • DOI

      10.1007/s00253-018-9246-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微生物が有する硫黄代謝の魅力と展望2018

    • 著者名/発表者名
      河野祐介、山田康嗣、鈴木健吾、大津厳生
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 63(11) ページ: 66-72

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 抗酸化機能を有するエルゴチオネインのシステイン生産大腸菌による発酵生産2018

    • 著者名/発表者名
      大津厳生、河野祐介、佐藤康治、大利徹
    • 雑誌名

      フレグランスジャーナル

      巻: 46(7) ページ: 65-70

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Improved fermentative l-cysteine overproduction by enhancing a newly identified thiosulfate assimilation pathway in Escherichia coli2017

    • 著者名/発表者名
      Kawano Yusuke、Onishi Fumito、Shiroyama Maeka、Miura Masashi、Tanaka Naoyuki、Oshiro Satoshi、Nonaka Gen、Nakanishi Tsuyoshi、Ohtsu Iwao
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 101 号: 18 ページ: 6879-6889

    • DOI

      10.1007/s00253-017-8420-4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微生物の働きや酸化度の新たな評価方法: サルファーインデックス2019

    • 著者名/発表者名
      大津厳生, 河野祐介, 鈴木健吾
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sulfur index for metabolomic analysis of comprehensive biological sulfur compounds using LC-MS/MS system2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kawano, Kengo Suzuki, Iwao Ohtsu
    • 学会等名
      The 7th International Selenium Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体内硫黄化合物の見える化「サルファーインデックス」2018

    • 著者名/発表者名
      河野祐介, 大津厳生
    • 学会等名
      平成30年度(2018年度)遺伝研研究会 「微生物生態から見えてくる新しい生理機能とその応用」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サルファーインデックス:食品中の硫黄化合物で微生物の働きや酸化度を評価する2017

    • 著者名/発表者名
      大城聡, 城山真恵加, 三浦雅史, 河野祐介, 田中尚志, 佐藤孝明, 大津厳生
    • 学会等名
      第65回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] システイン生産大腸菌によるエルゴチオネインの発酵生産2017

    • 著者名/発表者名
      河野祐介, 田中尚志, 城山真恵加, 大城聡, 佐藤康治, 大利徹, 大津厳生
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の生長および代謝におけるチオ硫酸イオンの硫黄源としての効果2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋孝嗣, 河野祐介, 大津巌生, 丸山明子, 横山正, 大津直子
    • 学会等名
      植物の栄養研究会第3回研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 抗酸化アミノ酸発酵生産における資源循環と機能性アブラナ科作物の創生2017

    • 著者名/発表者名
      城山真恵加, 三浦雅史, 河野祐介, 大津厳生
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] システイン生産大腸菌を利用したエルゴチオネインの発酵2017

    • 著者名/発表者名
      西口みゆ, 田中尚志, 三浦雅史, 河野祐介, 大津厳生
    • 学会等名
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス(神奈川県藤沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 微生物の硫黄同化と炭素同化の協調的な制御メカニズムの解析2017

    • 著者名/発表者名
      氏本貴仁, 田中尚志, 尾﨑由佳梨, 河野祐介, 阿部哲也, 大津厳生
    • 学会等名
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス(神奈川県藤沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 硫黄代謝関連遺伝子の改変による大腸菌のシステイン発酵生産性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      河野祐介, 仲谷豪, 西口みゆ, 鶴岡愛, 高木博史, 大津厳生
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 生物界における硫黄代謝の基本原理(共通性と特異性)を探る~動物・植物・微生物を対象としたサルファーインデックス解析への挑戦~2016

    • 著者名/発表者名
      河野祐介, 三浦雅史, 中嶋孝嗣, 大津直子, 大津厳生
    • 学会等名
      2015年度生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー
    • 発表場所
      ホテルコンチネンタル府中(東京都府中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ergothioneine fermentative production in Escherichia coli2016

    • 著者名/発表者名
      Miyu Nishiguchi, Naoyuki Tanaka, Yusuke Kawano, Yasuharu Satoh, Tohru Dairi, Iwao Ohtsu
    • 学会等名
      13th Biotechnology Congress
    • 発表場所
      DoubleTree By Hilton Hotel San Francisco Airport (Burlingame, California, USA)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 意外に知らない?食品中に含まれる抗酸化アミノ酸:発酵食品とエルゴチオネイン2016

    • 著者名/発表者名
      三浦雅史, 田中尚志, 鈴木園枝, 石井寛子, 河野祐介, 大津厳生
    • 学会等名
      第55回 日本栄養・食糧学会 近畿支部大会
    • 発表場所
      帝塚山学院大学(大阪府堺市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌nudH遺伝子の機能解析とシステイン生産への応用2016

    • 著者名/発表者名
      石井寛子, 鶴岡愛, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌における硫黄源のカタボライト抑制機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      西口みゆ, 城山真恵加, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の生長および代謝におけるチオ硫酸イオンの硫黄源としての効果2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋孝嗣, 河野祐介, 大津厳生, 丸山明子, 横山正, 大津直子
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会 2016年度大会
    • 発表場所
      ホテルマリターレ創世 佐賀(佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌における硫黄源のカタボライト抑制機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      西口みゆ, 城山真恵加, 河野祐介, 高木博史, 大津厳生
    • 学会等名
      第11回トランスポーター研究会
    • 発表場所
      京都大学 宇治キャンパスきはだホール(京都府京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規スルホシステイントランスポーターYdjN の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      石井寛子, 河野祐介, 大津厳生
    • 学会等名
      第11回トランスポーター研究会
    • 発表場所
      京都大学 宇治キャンパスきはだホール(京都府京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] エルゴチオネイン合成微生物、及びエルゴチオネインの製造方法2018

    • 発明者名
      大津厳生, 河野祐介, 田中尚志, 大利徹, 佐藤康治
    • 権利者名
      大津厳生, 河野祐介, 田中尚志, 大利徹, 佐藤康治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-038057
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2023-01-30  

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