| 研究課題/領域番号 |
21K05343
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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 | 山口大学 |
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研究代表者 |
高坂 智之 山口大学, 大学研究推進機構, 准教授 (70500453)
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| 研究分担者 |
松谷 峰之介 東京農業大学, その他部局等, 准教授 (70380558)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ゲノム情報 / 成熟化因子 / 大腸菌 / 異種発現 / プロピオン酸酸化細菌 / コハク酸脱水素酵素 / ヒドロゲナーゼ / 膜タンパク質 / 成熟化遺伝子 / コハク酸デヒドロゲナーゼ / 補酵素 / プロピオン酸代謝 / 酵素成熟化遺伝子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プロピオン酸酸化細菌のコハク酸脱水素酵素やヒドロゲナーゼを大腸菌で異種発現させたところ酵素活性が見られず、理由として補欠分子族の結合や成熟化が起きないことであると推察された。一方、大腸菌に存在するコハク酸脱水素酵素に補欠分子族を結合させる遺伝子が、プロピオン酸酸化細菌には存在しないことから、機能未知な遺伝子がその機能を担っていると推察した。この考えを基に、酵素の分子系統解析と複数種の微生物間での保有遺伝子比較解析を組み合わせることにより、酵素の成熟化を担う遺伝子をゲノムから探索する。加えて、成熟化候補遺伝子の機能解析を異種微生物においてホモログ遺伝子の破壊や酵素の機能化解析により行う。
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| 研究成果の概要 |
ゲノム情報から酵素複合体に関連する遺伝子群を可視化することを可能にしたことから、機能が未知であっても機能化に必要な遺伝子を発掘出来るようになった。酵素の成熟化遺伝子の機能解析を多数は行えなかったが、大腸菌においてヒドロゲナーゼを成熟化するプロピオン酸酸化細菌由来エンドペプチダーゼの機能を示すことが出来、また、手法改善による機能解析の可能性を示唆した。そして、大腸菌で活性が見られない異種微生物由来のコハク酸脱水素酵素やヒドロゲナーゼの分析により、膜タンパクの機能化を目指す場合、大腸菌での発現をまずは改善する必要があり、それは大腸菌株のゲノム改変により可能になる可能性を示唆した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大腸菌での異種遺伝子発現は数多く試みられてきているが、機能がほとんど見られない場合は改善方法が明快でないため研究の道筋が立たない。今回ゲノムの情報から特定の遺伝子の機能化に必要な関連遺伝子を示唆することが可能であり、その可視化方法を構築したことから、ゲノム情報を基にすれば異種細胞での発現遺伝子の機能化の期待値を上げることが可能である。つまりは、活用されていない、そして機能が未知のままである遺伝子の活用の道筋を立てることを可能にする成果である。
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