| 研究課題/領域番号 |
20K05810
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
春日 和 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (40315594)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020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 | Streptomyces属放線菌 / セルラーゼ / 抗生物質生産 / リグノセルロース / キシラナーゼ / 放線菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、リグノセルロース(LC)を有効活用して高付加価値の抗生物質を生産できる新規技術の開発をめざし、LC高度資化能を有する抗生物質生産用宿主を創出する。
そのため、[1]LC高度資化性放線菌Y2944のLC資化を担い、抗生物質生産用宿主C42のLC資化能を向上させる酵素遺伝子を分子生物学・生化学的に明らかにする(基礎研究)。さらに、[2]選抜した遺伝子群をC42に導入して、LC高資化能を示す有用な生産用宿主を育種する。そして、本宿主によるLC系バイオマスを原料とした抗生物質の高生産系を確立する (応用研究)。以上より、LCの高度資源化に寄与する新規物質生産技術を開発できると期待できる。
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| 研究実績の概要 |
セルロース資化性の有用物質生産放線菌宿主Streptomyces thermocarboxydus C42株に，リグノセルロース高度資化放線菌Streptomyces galbus Y2944のセルラーゼ遺伝子を個々で導入することにより，C42宿主のセルロース資化能および物質生産能を向上させる遺伝子を特定することを目的とした。前年度に、C42株に導入するとセルロース分解活性を向上させるY2944由来のセルラーゼ遺伝子(cel5A, cel5C, cel6B, cel9A, cel12A, cel48A)が明らかになっていた。そのため本年度は、C42に抗生物質カスガマイシン(KSM)を異種生産能を与えた組換え株C42/pKSM109を抗生物質生産モデル菌株として用い、上記のセルラーゼ遺伝子を個々に導入して，セルロース分解能およびKSM生産能を調べることにした。 (i) まず，放線菌の染色体組込型ベクターに上記セルラーゼ遺伝子を個々に連結してpCEL3シリーズのセルラーゼ遺伝子組換えプラスミドを構築し、これをC42/pKSM109に導入した。(ii) 得られた組換株を可溶性セルロース基質CMCを主要炭素源として培養し，分泌されたセルラーゼ活性およびKSM生産能の向上を評価し、ここまでは遺伝子の導入効果まで調べることができた。(iii) その後，不溶性セルロース基質アビセルを炭素源とした場合についても遺伝子導入効果を評価しようとしたが，予期しなかったことに，pCEL3シリーズの遺伝子組換株が不安定であることが明らかになったため，実験を中断した。現在，この不安定性の原因究明を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
作成した放線菌染色体組込型のセルラーゼ遺伝子組換プラスミド(pCEL3シリーズ)を、抗生物質生産モデル菌株C42/pKSM109に導入したところ、当初はセルラーゼ活性の発現及び抗生物質生産能の評価ができていたが、徐々に活性発現や物質生産能が低下したため調べたところ、組換え株が不安定であることが後に判明した。そのため、実験を中断せざるを得なくなった。このような不安定さはこれまでになく、予期せぬ事態だった。
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| 今後の研究の推進方策 |
以上のような現状であるため、実験系を再考する必要があり、(1)異なる種類のベクターの採用、(2) 組換えDNAの作成方法の変更、をともに視野に入れて実験系を再構築している。また、これまでは得られたクローンの選定は、発現活性や生産物質量の評価に留まっていたが、今後は組換株の安定性まで確認する予定である。
このように研究は遅れてしまったものの、これまでは遺伝子の発現強度を主に宿主ーベクター系を選定してきたが、組換株の安定性と持続性も重視しなくてはならないことがわかったことも一つの経験だと考えて、仕切り直していきたい。
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