| 研究課題/領域番号 |
19K23670
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0601:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
古林 真衣子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90849895)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | アポカロテノイド / カロテノイド / 生合成 / レチノイド / 生合成工学 / 合成生物学 / 天然化合物 / レチナール / 進化分子工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アポカロテノイドは多様な生物活性をもつ天然化合物の一群であり、その多くは植物ホルモン・香料・ビタミンなど多彩な機能をもつことから更なる新規分子構造の探索が望まれている。アポカロテノイド生合成の最初のステップは、カロテノイドを切断する「カロテノイド酸化開裂酵素（Carotenoid Cleavage Oxygenase, CCO）」と呼ばれ、様々な生物種から多様な基質特異性を示すものがみつかっている。本研究では、各種カロテノイドを生合成する組替大腸菌に、異種由来の様々な特異性をもつCCO遺伝子を掛け合わせて発現・進化工学し、天然・非天然アポカロテノイド多様性を生み出すことを目指す。
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| 研究成果の概要 |
アポカロテノイドとは、カロテノイドの酸化開裂産物の総称であり、植物ホルモンや香り分子をはじめとする様々な生物機能が知られている。本研究では、多様な生物由来のカロテノイド開裂酵素（CCO）を用いて、さまざまなカロテノイドを生産する組換え大腸菌で発現させることにより、新規アポカロテノイドを実験室内で作り出すことを目指した。微生物や植物由来の多様なCCO遺伝子を、カロテノイド生産大腸菌の中で発現させたところ、元の基質ではないカロテノイドの切断、つまり新規アポカロテノイドの生産に成功した。さらに、CCO酵素へのアミノ酸変異導入により、新たなアポカロテノイドの効率生産ができることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、自然界に存在するカロテノイド開裂酵素（CCO）遺伝子をカロテノイド生産大腸菌に導入して調べることにより、その基質選択性を詳細に調べた。その結果、本来の基質以外のカロテノイドを切断することができることを見出した。この成果は、自然界のアポカロテノイド経路の進化のさらなる理解につながるだろう。また、アポカロテノイドは多様な生理活性や健康・美容効果が知られているが、本研究で生み出されたアポカロテノイド、およびこの方法を用いて生み出しうる新たなアポカロテノイド化合物の生物活性や物性を調べることにより、より機能性が高く価値のある化合物の発見に繋げられると考えられる。
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