| 研究課題/領域番号 |
21K05337
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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 | 信州大学 |
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研究代表者 |
池田 正人 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (00377649)
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| 研究分担者 |
竹野 誠記 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (30422702)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021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 | コリネバクテリウム グルタミカム / ビオチン排出輸送体 / ビオチン取り込み輸送体 / アコニターゼ / 応用微生物 / ビオチン / 排出輸送体 / 発酵 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細菌がビオチンを分泌する現象には、ビオチンの特異的排出輸送系が関わっていると推察されるが、ビオチンの排出輸送系はいかなる生物でも報告がなく、実体は不明である。申請者は、ビオチンをデノボ合成できるように育種したコリネ菌に、一つの不可解な現象を見出した。その現象に基づき、独自の仮説を導いて、想定される未同定のビオチン排出輸送体（BioEと命名）を欠損した変異株のポジティブ選択法を考案した。この方法でBioE欠損株の誘導を試みる。目的株が得られたら、原因変異を特定し、ビオチン排出輸送体という生物界で未だ報告のない新機能を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
コリネ菌から分子育種したビオチン生産菌でビオチン取り込み系遺伝子（bioY）と糖代謝遺伝子（ppc）を破壊するとビオチン高濃度要求性となることを見出した。DD1株と命名したこの菌株ではビオチン分泌量は増加する一方、ビオチンの細胞内濃度は低下していた。DD1株から再びビオチン非要求性になったサプレッサー株を多数選抜した。代表2株のゲノムを解析した結果、いずれも原因変異はクエン酸回路を構成するアコニターゼ（acn）遺伝子内の異なるミスセンス変異であった。両株とも細胞内のビオチン濃度は低いままなのにビオチン要求性を示さないことから、同変異は中央代謝をビオチン非依存にする新規有効変異と考えられる。
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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、当初期待した未同定のビオチン排出輸送体“BioE”の欠損変異株を得ることはできなかったが、代わりに新規な糖代謝系変異株を見出した。同株の持つacn変異は中央代謝をビオチン非依存にすると考えられる点で学術的意義を有するだけでなく、広く発酵生産への応用性を秘めている。例えば、リジン発酵など、コリネ菌を用いたアミノ酸生産の工業プロセスでは、その多くが高価なビオチンを多量に要している。これはビオチン酵素であるPYCを活性化するためであるが、コストアップ要因となっている。今回見出したacn変異はその解決を図る代替策として有用技術になる可能性がある。
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