| 研究課題/領域番号 |
20H02906
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38020:応用微生物学関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
桐村 光太郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90195412)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | アスペルギルス属糸状菌 / クエン酸排出タンパク / クエン酸発酵 / ゲノム解析 / ゲノム編集 / マイコトキシン（カビ毒） / ミトコンドリア局在型有機酸輸送体 / 代謝工学 / Aspergillus niger / Aspergillus tubingensis / クロコウジカビ / マイコトキシン / citric acid production / CRISPR/Cas9 / genome editing / transporters / citric acid / organic acid transport / mitochondria / Aspergillus tubingensis |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、クエン酸高生産糸状菌（カビ）であるAspergillus tubingensis (A. niger) WU-2223Lを宿主としてCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集法を確立し、有機酸生産菌の育種に利用する。クエン酸生産の場であるミトコンドリアに局在する有機酸輸送体および細胞膜の有機酸輸送体の機能をゲノム編集を用いて効率的かつ網羅的に解析する。また、それらの自在な遺伝子改変による最適な輸送系の再構築を通じてクエン酸超高生産菌や有用有機酸生産菌を創製する。
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| 研究成果の概要 |
クエン酸高生産糸状菌におけるクエン酸生産機構の解明を目指し、ミトコンドリアの有機酸輸送体およびサイトゾルのクエン酸排出タンパク遺伝子の機能解析を行った。具体的には、種々の輸送体遺伝子の網羅的な機能解析を可能とする新規ゲノム編集法を開発し、クエン酸生産に寄与するミトコンドリアの輸送体遺伝子を見出した他、クエン酸自体の輸送を担う2種の遺伝子を特定した。また、クエン酸排出タンパク遺伝子を高発現させることで高効率な生産菌の育種にも成功した。さらにクエン酸生産菌の安全性の検証法の確立や新規クエン酸高生産菌のゲノム解析も行った。以上より、工業的クエン酸生産菌に関する育種の基盤技術の整備を成し遂げた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
クエン酸はSDGsの観点から生産・利用が推奨されるバイオベース有機酸の一種であり、その工業的発酵にはアスペルギルス属糸状菌が用いられている。クエン酸の需要は近年さらに増加しており、生産菌の育種（改良）は極めて重要である。本研究では、ミトコンドリアでの有機酸の輸送機構および細胞内からのクエン酸排出機構に基づく新規な育種法の指針を示した。また、クエン酸発酵という特異な微生物機能に対する新たな知見を得たことは学術的研究としても意義深い。さらに、本研究では工業的クエン酸発酵菌のリソースの拡大や安全性の評価法を確立している。以上に鑑みて、本研究はクエン酸の工業発酵の将来的な拡大に貢献する成果を挙げた。
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