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定量プロテオミクスによる代謝制御機構の解明と有用物質生産酵母構築への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K04851
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

松田 史生  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50462734)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード出芽酵母 / 代謝工学 / 定量プロテオミクス / 代謝フラックス解析 / 代謝熱 / 定量プロテオーム解析 / 代謝制御機構 / 酵母 / 有用物質生産
研究成果の概要

有用物質を大量生産可能な出芽酵母株を分子育種するには、酵母細胞内代謝経路の律速段階を同定し、その制御メカニズムを解明して、解消していくことが必須となる。そこで実用酵母株の高い発酵能力に着目し、実験室酵母と清酒酵母、パン酵母、ワイン酵母、計7株の発酵特性、代謝フラックスと、酵素発現量プロファイルの比較を行った。その結果、ATP再生及び消費にかかわる酵素発現量の変動が、ATPの供給量の増加につながり、さらに、代謝熱の生成による低温耐性およびエタノール生産速度の向上に寄与することを見出した。これらの知見をもとに、解糖系代謝速度の向上に寄与する代謝改変に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、出芽酵母実用株(清酒酵母、パン酵母、ワイン酵母)の優れた発酵能力の背景にあるメカニズムの解明を試みた。その結果、実用株ではエネルギーの生産、消費が多くなるよう、代謝酵素発現量が調節されており、酵母の低温耐性や高いエタノール生産速度の向上に寄与することを明らかにした。これらの知見は、出芽酵母のストレス耐性を生かしつつ微生物発酵法で化成品原料を生産するバイオプロダクション技術の実現に寄与する。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Random Transfer of Ogataea polymorpha Genes into Saccharomyces cerevisiae Reveals a Complex Background of Heat Tolerance2021

    • 著者名/発表者名
      Seike Taisuke、Narazaki Yuki、Kaneko Yoshinobu、Shimizu Hiroshi、Matsuda Fumio
    • 雑誌名

      Journal of Fungi

      巻: 7 号: 4 ページ: 302-302

    • DOI

      10.3390/jof7040302

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison of metabolic profiles of yeasts based on the difference of the Crabtree positive and negative2020

    • 著者名/発表者名
      Imura Makoto、Nitta Katsuaki、Iwakiri Ryo、Matsuda Fumio、Shimizu Hiroshi、Fukusaki Eiichiro
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 129 号: 1 ページ: 52-58

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.07.007

    • NAID

      40022128427

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative analysis of fermentation and enzyme expression profiles among industrial Saccharomyces cerevisiae strains2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoka Uebayashi, Hiroshi Shimizu, Fumio Matsuda
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 号: 16 ページ: 7071-7081

    • DOI

      10.1007/s00253-018-9128-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 13C-metabolic flux analysis of ethanol-assimilating Saccharomyces cerevisiae for S-adenosyl-L-methionine production2018

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Hayakawa, Fumio Matsuda, Hiroshi Shimizu
    • 雑誌名

      Microbial Cell Factories

      巻: 17 号: 1 ページ: 82-82

    • DOI

      10.1186/s12934-018-0935-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 実用酵母株の代謝フラックス解析による発酵能力と代謝熱の関連の解析2020

    • 著者名/発表者名
      谷田部 楓太, 岡橋 伸幸, 清家 泰介, 松田 史生
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 細胞構成成分の測定による13C代謝フラックス解析の高精度化2020

    • 著者名/発表者名
      谷田部楓太 岡橋伸幸 松田史生
    • 学会等名
      第68回質量分析総合討論会(大阪)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 出芽酵母中心代謝の計測と応用2019

    • 著者名/発表者名
      松田史生
    • 学会等名
      第116回醗酵学懇話会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Trans-omic analysis of the central metabolism of Saccharomyces cerevisiae by integration of metabolome, metabolic flux, and proteome data2019

    • 著者名/発表者名
      Fumio Matsuda, Kazuki Yamazaki, Shunsuke Nishino, Hiroshi Shimizu
    • 学会等名
      International Conference of Systemes Biology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 出芽酵母中心代謝は教科書通り動いているのか?2018

    • 著者名/発表者名
      松田 史生
    • 学会等名
      酵母合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] メタボロミクス実践ガイド2021

    • 著者名/発表者名
      馬場 健史、平山 明由、松田 史生、津川 裕司
    • 総ページ数
      334
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      4758122512
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] スマートセルインダストリー -微生物細胞を用いた物質生産の展望-2018

    • 著者名/発表者名
      久原哲監修
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313344
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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