| 研究課題/領域番号 |
22K05411
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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 | 石川県立大学 |
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研究代表者 |
河井 重幸 石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (00303909)
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| 研究分担者 |
橋本 渉 京都大学, 農学研究科, 教授 (30273519)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022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 | 褐藻 / アルギン酸 / マンニトール / 油糧酵母 / Yarrowia lipolytica / アルギン酸リアーゼ / 油脂 / モノウロン酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国の海域を含む世界の海域では膨大な量の炭素が褐藻（コンブやアカモクなど）として海中に固定されている。本研究の目的は、油糧酵母Yarrowia lipolytica (Yli) を用いて「海に固定された炭素（褐藻）から油脂へ」の新しい炭素の流れを創造することである。本研究では、同株のDEH資化能を向上させた上で、褐藻のもう一つの主要成分マンニトールをも資化できるように改変する。さらに、アルギン酸リアーゼを、この改変した株の細胞外で分泌発現させ、細胞外でアルギン酸を糖化（DEHへ変換）する。得られた株を用いて褐藻からの油脂生産の最適条件を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
我が国の海域を含む世界の海域では膨大な量の炭素が褐藻（コンブやアカモクなど）として海中に固定されている。本研究の目的は、褐藻および褐藻に含まれるアルギン酸とマンニトールから高い効率で油脂を生産できる油糧酵母Yarrowia lipolytica（Yli）株を構築し、そのYli株を用いて褐藻から油脂を生産する油脂生産系を確立すること、すなわちYli株を用いて褐藻から油脂への新しい炭素の流れを創造することである。既に、DEH（褐藻の主要多糖アルギン酸がエンド型およびエキソ型アルギン酸リアーゼで分解されて生成するモノウロン酸）資化に必要な4つの遺伝子をYli Po1f株に導入することによりDEHを資化できるようにした代謝改変Yli株を構築済み、エンド型アルギン酸リアーゼA1-Iの分泌発現は確認済みである。
目的達成のための基盤研究として本年度は、①エキソ型アルギン酸リアーゼの分泌発現、②代謝改変Yli株の油脂蓄積能の増強、③DEH資化能の向上を試みた。
①に関しては、異なるPLファミリーに属するエキソ型アルギン酸リアーゼ(Atu3025, oalC6, AlyA5)のうちPL7に属するAlyA5の分泌発現を示唆する結果を得た。②に関しては、グルコースからの油脂生産能増強に効果があるとされるDGA1(油脂生産遺伝子)の導入、PEX10（油脂分解に関わる遺伝子）の破壊を代謝改変Yli株に対して行ったところ、これらの導入と破壊は同株のDEH培地での生育を低下させることが分かった。③に関しては、DEH資化に必要な4つの遺伝子、遺伝子の各々に対するプロモーターとターミネーター、マーカー領域、挿入ターゲットであるrDNA領域からなる12断片をGolden Gate法で連結し、連結した断片の導入のみでYli株にDEH資可能を付与できることが分かった。連結した断片を代謝改変Yli株に導入することで、代謝改変Yli株のDEH資化能のさらなる向上が期待された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は3年間で、①DEH代謝の律速段階の特定とDEH資化能の向上、②Yli株のマンニトール代謝機序の解明。Yli株へのマンニトール資化能の付与、③Yli株で最も多く分泌されるエキソ型アルギン酸リアーゼの特定とアルギン酸の糖化、④褐藻を含む様々な炭素源からの油脂生産の最適条件の決定を実施する計画である。
1年目の成果を踏まえ、2年目の令和5年度に、①に関してはDEH資化能の向上を可能にするDNA断片を得た。さらにグルコースからの脂質蓄積能の向上に寄与することが知られるDGA1の導入やPEX10の破壊がDEH培地での生育を低減させることを見いだした。③に関してはエキソ型アルギン酸リアーゼAlyA5の細胞外分泌を示唆する結果を得た。
これらの成果から、(2)おおむね順調に推移していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、①：R5年度に作出した「DEH資化能の向上を可能にするDNA断片」を代謝改変Yli株に導入することによる同株のDEH資化能のさらなる向上、②：Yli株のマンニトール代謝機序の解明と①で作出したYli株へのマンニトール資化能の付与、③：②で作出した株へでのエンド型およびエキソ型アルギン酸リアーゼの発現、④：③で作出した株を用いての褐藻を含む様々な炭素源からの油脂生産の最適条件の決定を実施する
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