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合成代謝経路の構築による “非天然型” 短鎖脂肪酸生産技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18677
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
研究機関山口大学

研究代表者

片岡 尚也  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50713509)

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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード大腸菌 / 合成代謝経路 / 1,3-ブタンジオール / 1,3-ジオール類 / プロピオン酸-CoA転移酵素 / 酪酸 / グリセロール / 再生可能資源 / ピルビン酸脱水素酵素複合体 / PdhR / 3-ヒドロキシプロピオン酸 / 3,5-ジヒドロキシペンタン酸 / 3-ヒドロキシペンタン酸
研究成果の概要

基質特異性の低い大腸菌内在性チオエステラーゼを活用することで, これまで微好気又は嫌気条件での生産に限定されていた酪酸生産を好気培養条件下で可能にする合成代謝経路を大腸菌内で構築した。加えて, これまでに構築した1,3-ブタンジオール合成代謝経路を改変することで, グルコース及びプロピオン酸, イソ酪酸又はグリコール酸混合物から1,3-ペンタンジオール, 4-メチル-1,3-ペンタンジオール, 1,2,4-ブタントリオールをそれぞれ生成可能な1,3-ジオール類プラットフォーム経路を大腸菌内で構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では, 代表的な再生可能資源であるグルコースを原料に酪酸及び1,3-ジオール類の生産に成功した。これは, 再生可能資源から有価物を生産する点で, 持続可能な社会形成に貢献するものと考えられる。加えて, 本研究で生成に成功した1,3-ペンタンジオール, 4-メチル-1,3-ペンタンジオールの発酵生産はこれまで報告例がなく, 学術的にも高い意義を持つと考えられる。

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

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 8件、 査読あり 11件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] チュラロンコン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] チュラロンコン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] An alternative genome-integrated method for undomesticated <i>Bacillus subtilis</i> and related species2019

    • 著者名/発表者名
      Mahipant Gumpanat、Kato Junichi、Kataoka Naoya、Vangnai Alisa S.
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 65 号: 2 ページ: 96-105

    • DOI

      10.2323/jgam.2018.06.001

    • NAID

      130007651711

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering of Corynebacterium glutamicum as a prototrophic pyruvate-producing strain: Characterization of a ramA-deficient mutant and its application for metabolic engineering2018

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Naoya、Vangnai Alisa S.、Pongtharangkul Thunyarat、Yakushi Toshiharu、Wada Masaru、Yokota Atsushi、Matsushita Kazunobu
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 83 号: 2 ページ: 372-380

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1527211

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of a membrane-bound aldehyde dehydrogenase complex AldFGH in acetic acid fermentation with Acetobacter pasteurianus SKU11082018

    • 著者名/発表者名
      Yakushi T, Fukunari S, Kodama T, Matsutani M, Nina S, Kataoka N, Theeragool G, Matsushita K
    • 雑誌名

      Appl Microbiol Biotechnol

      巻: 印刷中 号: 10 ページ: 4549-4561

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8940-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A single-nucleotide insertion in a drug transporter gene induces a thermotolerant phenotype of Gluconobacter frateurii by increasing the NADPH/NADP+ ratio via metabolic change2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto N, Hattori H, Matsutani M, Matayoshi C, Toyama H, Kataoka N, Yakushi T, Matsushita K
    • 雑誌名

      Appl Environ Microbiol

      巻: - 号: 10

    • DOI

      10.1128/aem.00354-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aldopentoses as new substrates for the membrane-bound, pyrroloquinoline quinone-dependent glycerol (polyol) dehydrogenase of Gluconobacter sp.2018

    • 著者名/発表者名
      Yakushi T, Terada Y, Ozaki S, Kataoka N, Akakabe Y, Adachi O, Matsutani M, Matsushita K
    • 雑誌名

      Appl Microbiol Biotechnol

      巻: 102 号: 7 ページ: 3159-3171

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8848-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved heterologous expression of the membrane-bound quinoprotein quinate dehydrogenase from Gluconobacter oxydans2018

    • 著者名/発表者名
      Yakushi T, Komatsu K, Matsutani M, Kataoka N, Vangnai AS, Toyama H, Adachi O, Matsushita K
    • 雑誌名

      Protein Expr Purif

      巻: 145 ページ: 100-107

    • DOI

      10.1016/j.pep.2018.01.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Production of 1,3-diols in Escherichia coli2017

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Naoya、Vangnai Alisa S.、Pongtharangkul Thunyarat、Yakushi Toshiharu、Matsushita Kazunobu
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 245 ページ: 1538-1541

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2017.05.082

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Butyrate production under aerobic growth conditions by engineered Escherichia coli.2017

    • 著者名/発表者名
      Kataoka N, Vangnai AS, Pongtharangkul T, Yakushi T, Matsushita K.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 123 号: 5 ページ: 562-568

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.12.008

    • NAID

      40021205338

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complete genome sequencing of newly isolated thermotolerant Corynebacterium glutamicum N24 provides a new insights into its thermotolerant phenotype.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsutani M, Nantapong N, Murata R, Paisrisan P, Hirakawa H, Kataoka N, Yakushi T, Matsushita K.
    • 雑誌名

      J. Biotechnol.

      巻: 247 ページ: 29-33

    • DOI

      10.1016/j.jbiotec.2017.02.025

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mem brane-bound glycerol dehydrogenase catalyzes oxidation of D-pentonbates to 4-keto-D-pentonates, D-fructose to 5-keto-D-fructose, and D-psicose to 5-keto-D-psicose.2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ano, R.A. Hours, Y. Akakabe, N. Kataoka, T. Yakushi, K. Matsushita, O. Adachi
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem

      巻: 81 号: 2 ページ: 411-418

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1254535

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Determination of Dehydrogenase Activities Involved in D-Glucose Oxidation in Gluconobacter and Acetobacter Strains.2016

    • 著者名/発表者名
      Sainz, F., Jesus Torija, M., Matsutani, M., Kataoka, N., Yakushi, T., Matsushita, K. and Mas, A.
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 7 ページ: 1358-1358

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.01358

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 好気代謝の改変によるCorynebacterium glutamicumでの効率的ピルビン酸生産2018

    • 著者名/発表者名
      片岡 尚也, Alisa S. Vangnai, 藥師 寿治, 和田 大, 横田 篤, 松下 一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キノール酸化酵素の欠失がCorynebacterium glutamicumのグルタミン酸生産に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      片岡 尚也, 那須 裕介, 藥師 寿治, 和田 大, 横田 篤, 松下 一信
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学 (京都府京都市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌による1,3-ジオール類の生産2017

    • 著者名/発表者名
      片岡 尚也, Vangnai Alisa S., 藥師 寿治, 松下 一信
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 代謝改変した大腸菌での“非天然化合物”1,3-ブタンジオールの生産2017

    • 著者名/発表者名
      片岡 尚也
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第47回講演会
    • 発表場所
      島根大学 (島根県松江市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 代謝改変した大腸菌による好気培養条件での酪酸生産2016

    • 著者名/発表者名
      片岡 尚也, Vangnai Alisa S., 藥師 寿治, 松下 一信
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会
    • 発表場所
      富山国際会議場 (富山県富山市)
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-22  

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