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超好熱性古細菌膜脂質を使った大腸菌の細胞膜エンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 18K19170
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

邊見 久  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (60302189)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード古細菌 / 古細菌膜脂質 / イソプレノイド / メバロン酸経路 / 細胞膜 / 細胞膜エンジニアリング / 膜エンジニアリング / 大腸菌 / 膜脂質 / 生体膜エンジニアリング / 超好熱性古細菌
研究成果の概要

超好熱性古細菌Aeropyrum pernixの持つ、炭化水素鎖の長いイソプレノイド膜脂質を大腸菌に大量生産させ、その膜の物性を変化させる「細胞膜エンジニアリング」技術の確立を目指して研究を進めた。同時期にA. pernixから新奇なイソプレノイド生合成前駆体供給経路である古細菌型メバロン酸経路を見出したため、イソプレノイドの微生物生産に対する同経路の導入の効果を検討した結果、準嫌気条件で宿主を培養した場合にイソプレノイド生産が向上することが示された。また、A. pernixと他生物の遺伝子を組み合わせて大腸菌に導入することで、より長い炭化水素鎖を持つ非天然型古細菌膜脂質の合成に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で取り扱った古細菌型メバロン酸経路は、既知のメバロン酸経路と比べ、エネルギー低消費型の代謝経路である。そのため、薬品や工業原料などの有用化合物を多く含むイソプレノイドの微生物生産に同経路を利用することで、宿主から生育に必要なエネルギーを大量に奪うことなく物質生産をさせることが可能になるかもしれない。また、本研究で合成に成功した非天然型古細菌膜脂質は、より厚く安定な細胞膜を構成することが予想される。したがって、大腸菌などの生体膜の性質を変化させて強い微生物を作る「細胞膜エンジニアリング」を今後確立する上で有用なツールとなりうる。

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

    (40件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of California-Los Angeles(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California-Los Angeles(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A versatile cis-prenyltransferase from Methanosarcina mazei catalyzes both C- and O-prenylations2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Miyako、Unno Hideaki、Emi Koh-ichi、Matsumoto Mayuko、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: in press ページ: 100679-100679

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100679

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 古細菌型メバロン酸経路の発見2021

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 93 ページ: 221-224

    • NAID

      40022582932

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Construction of an artificial biosynthetic pathway for hyperextended archaeal membrane lipids in the bacterium Escherichia coli2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ryo、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Synthetic Biology

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.1093/synbio/ysaa018

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reconstruction of the "archaeal" mevalonate pathway from the methanogenic archaeon Methanosarcina mazei in Escherichia coli cells2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ryo、Yoshimura Tohru、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Applied Environmental Microbiology

      巻: 86 号: 6

    • DOI

      10.1128/aem.02889-19

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A heteromeric cis-prenyltransferase is responsible for the biosynthesis of glycosyl carrier lipids in Methanosarcina mazei2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Koh-ichi、Sompiyachoke Kitty、Okada Miyako、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 520 号: 2 ページ: 291-296

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.09.143

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of mevalonate 3-kinase into 5-phosphomevalonate 3-kinase by single amino acid mutations2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyama Kento、Sobue Fumiaki、Kawaide Hiroshi、Yoshimura Tohru、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 未定 号: 9

    • DOI

      10.1128/aem.00256-19

    • 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
  • [雑誌論文] Modified mevalonate pathway of the archaeon Aeropyrum pernix proceeds via trans-anhydromevalonate 5-phosphate2018

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Hajime、Motoyama Kento、Sobue Fumiaki、Ito Tomokazu、Kawaide Hiroshi、Yoshimura Tohru、Hemmi Hisashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 40 ページ: 10034-10039

    • DOI

      10.1073/pnas.1809154115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超好熱性アーキア由来ホスホメバロン酸デヒドラターゼの活性中心に存在する鉄硫黄クラスターの解析2021

    • 著者名/発表者名
      米山 睦、三野 広幸、保野 陽子、品田 哲郎、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      2021年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アーキア型メバロン酸経路の鍵酵素ホスホ-trans-アンヒドロメバロン酸デカルボキシラーゼの酵素学的研究2021

    • 著者名/発表者名
      松嶋 夏海、栗木 莉子、保野 陽子、品田 哲郎、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      2021年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Methanosarcina mazei 由来プレニル二リン酸特異的 Nudix hydrolase の機能解明2021

    • 著者名/発表者名
      石橋 裕美、松嶋 夏海、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      2021年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 未培養真正細菌に存在する古細菌型メバロン酸経路2020

    • 著者名/発表者名
      邊見 久、Riko Kuriki、吉田 稜
    • 学会等名
      第30回イソプレノイド研究会例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アーキア型メバロン酸経路におけるホスホメバロン酸デヒドラターゼの特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      米山 睦、齋藤甲斐、保野陽子、品田哲郎、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      2020年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Does the archaeal mevalonate pathway exist in an unculturable bacterium, Candidatus Promineofilum breve?2020

    • 著者名/発表者名
      Riko Kuriki, Ryo Yoshida, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      2020年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 古細菌型メバロン酸経路に関与するプレニル化FMN依存性脱炭酸酵素の研究2019

    • 著者名/発表者名
      松嶋夏海、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      日本ビタミン学会第71回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 古細菌に存在する変形メバロン酸経路~その多様性と進化~2019

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 学会等名
      名古屋大学-岐阜大学 微生物系研究室交流会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 古細菌型メバロン酸経路に関与するプレニル化FMN依存性脱炭酸酵素の研究2019

    • 著者名/発表者名
      松嶋夏海、品田哲郎、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      酵素補酵素研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱アーキアに見出した「第4の」メバロン酸経路2019

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 学会等名
      シンポジウム「好熱菌研究最前線」in微生物ウィーク2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recounstruction of the archaeal mevalonate pathway from the mesophilic methanogenic archaeon Methanosarcina mazei in Escherichia coli cells2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshida, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      TERPNET 2019 14th International Meeting on the Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoids
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discovery of a “fourth” mevalonate pathway from the hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Hemmi, Hajime Hayakawa, Kento Motoyama, Fumiaki Sobue, Tomokazu Ito, Hiroshi Kawaide, and Tohru Yoshimura
    • 学会等名
      Thermophiles 2019 15th International Congress on Thermophiles
    • 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] A heteromeric cis-prenyltransferase from the thermophilic archaeon Archaeoglobus fulgidus: purification and biochemical characterization2019

    • 著者名/発表者名
      Kitty Sompiyachoke, Koh-ichi Emi, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非天然型C25,C30-アーキア膜脂質の生合成経路の構築2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 稜、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアAeropyrum pernix由来ホスホメバロン酸デヒドラターゼの解析2019

    • 著者名/発表者名
      米山 睦、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      第29回イソプレノイド研究会例会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアAeropyrum pernix由来ホスホ-trans-アンヒドロメバロン酸デカルボキシラーゼの特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      邊見 久、松嶋夏海、品田哲郎、吉村 徹
    • 学会等名
      第20回極限環境生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 「緩い」基質認識が可能にするプレニル基転移反応のリデザイン2019

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 学会等名
      生合成リデザイン第7回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アーキアに広く保存される「省エネ型」新奇メバロン酸経路を用いた大腸菌でのリコペン生産強化2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 稜、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      2019年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 古細菌型メバロン酸経路の発見2019

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 学会等名
      2019年度日本農芸化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of lycopene production in E. coli by introducing the “energy saving” mevalonate pathway conserved in archaea2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshida, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      2019 SAKURA-Bio Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RIトレーサー実験による古細菌メバロン酸経路の解明2018

    • 著者名/発表者名
      邊見 久
    • 学会等名
      第42回国立大学ラジオアイソトープ総合センター長会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C25アーキア膜脂質生合成経路の解明と大腸菌における合成2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 稜, 吉村 徹, 邊見 久
    • 学会等名
      日本Archaea研究会第31回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Picrophilus torridus由来 3,5-ビスホスホメバロン酸デカルボキシラーゼの結晶構造に基づく機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      青木 瑞希、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      第28回イソプレノイド研究会例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] C25アーキア膜脂質生合成経路の解明と大腸菌における合成2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 稜, 吉村 徹, 邊見 久
    • 学会等名
      2018年度酵素補酵素研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Modification of the substrate specificity of mevalonate 3-kinase from a thermoacidophilic archaeon Thermoplasma acidophilum2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Motoyama, Tohru Yoshimura, and Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      Extremophiles 2018: 12th International Congress of Extremophiles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel modified mevalonate pathway identified from a hyperthemophilic archaeon Aeropyrum pernix2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Hemmi, Hajime Hayakawa, Kento Motoyama, Fumiaki Sobue, Tomokazu Ito, Hiroshi Kawaide, and Tohru Yoshimura
    • 学会等名
      Extremophiles 2018: 12th International Congress of Extremophiles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 幅広い基質特異性を有するcis-プレニルトランスフェラーゼの構造機能研究2018

    • 著者名/発表者名
      岡田美弥子、江見 晃一、海野 英昭、吉村 徹、邊見 久
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアから見出された新奇な変形メバロン酸経路2018

    • 著者名/発表者名
      邊見 久、早川 祝、本山 賢人、祖父江史明、川出 洋、吉村 徹
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Creation of mevalonate decarboxylase for the production of a second-generation biofuel, isoprenol2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Hemmi
    • 学会等名
      ノボザイムズジャパンバイオテクノロジーフォーラム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 1.新規メバロン酸経路を有する非古細菌生物2018

    • 発明者名
      邊見 久、早川 祝、本山賢人、祖父江史明、吉田 稜
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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