| 研究課題/領域番号 |
20K21287
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪府立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
中澤 昌美 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 講師 (90343417)
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| 研究分担者 |
柏山 祐一郎 福井工業大学, 環境情報学部, 教授 (00611782)
坂元 君年 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50361465)
藤原 崇之 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (10595151)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | バイオリファイナリー / 嫌気的呼吸鎖 / 低酸化還元電位型キノン / ロドキノン / 嫌気 / 低酸素 / 物質生産 / 余剰還元力 / 電子伝達系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、低い酸化還元電位を有するキノン化合物を生物に合成させることで、嫌気下で生じる余剰還元力を物質生産に活用することに挑戦する。最終目的として、好気的な光合成生物に嫌気的条件下での生存および物質生産能力を与え、好気呼吸によるCO2放出を伴わずに、光合成で固定した炭素を利用する、「低炭素社会構築につながる革新的な物質生産系」の開発に道筋をつける。本研究の実施期間では、モデル生物を用い、嫌気下有用物質生産系として、還元反応が律速となるコハク酸（バイオプラ原料）と脂肪酸（化成品・燃料）を対象に、生産促進効果を検証する。
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| 研究成果の概要 |
低い酸化還元電位を有するキノン化合物「ロドキノン」の合成能力を生物に与えることによって、嫌気的環境における余剰還元力を利用することを可能とし、物質生産能力向上を向上させる、という代謝改変コンセプトを立て、モデル生物を用いた検証を行った。対象としては、大腸菌、酵母、真核紅藻シゾンを用いた。酵母ではロドキノン含量の高い細胞が獲得できなかった。ロドキノン合成能力を付与した大腸菌およびシゾンでは嫌気処理を行った細胞におけるコハク酸生産量がコントロールに比べ増加するとともに、細胞内のNADH/NAD+比が低下していたことから、嫌気的呼吸鎖を介した還元力利用による物質生産向上が達成されたと結論した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電子の流れを制御して物質生産を変換するという方法論として、従来は電極との細胞外電子伝達などの方法が開発されてきた。本研究では、細胞内での電子の流れをコントロールしうる新たなコンセプトとして、低い酸化還元電位を持つキノン化合物の合成能力を人工的に付与することによって、細胞内の物質生産能力を改変することを提案し、実際にコハク酸生産への炭素の流れを高めることに成功した。今後、既存の代謝改変による物質生産向上との相加効果を検証することで、物質生産宿主の改善に広く活用しうる系へとつなげていく。
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