研究課題
特別研究員奨励費
微生物を用いた化学物質の生産では、目的の化合物へ向かうべき炭素が菌体増殖によって奪われるということが課題として挙げられている。本研究では、代謝経路を分断することによって菌体増殖への炭素の漏出を回避し、物質生産と菌体増殖のバランスの最適化を行うことによってグルコースとキシロースから目的の化合物(1,2-プロパンジオール、レスベラトロール)を高収率で生産する技術の開発を目指す。
今年度は、昨年度に作製した目的生産物(1,2-プロパンジオール及びレスベラトロール)それぞれに対応する代謝経路分断株を使用し、更なる代謝改変を行うことでその生産能の強化に取り組んだ。1,2-プロパンジオール生産において、大腸菌が持たない他の微生物のキシロース資化経路であるDahms経路とWeimberg経路のそれぞれを代謝分断株に導入し、キシロース資化経路の違いが1,2-プロパンジオールの生産に与える影響を調べた。また、キシロースを消費する過程において蓄積してしまうキシロン酸の利用を酵素の過剰発現により促進させ、好気条件における1,2-プロパンジオールの生産量を増加させることを試みた。さらに、この株に対して1,2-プロパンジオール合成経路を強化することや目的でない物質へと変換されてしまう経路を遺伝子破壊により遮断することで、1,2-プロパンジオールの生産量と収率の増加を試みた。レスベラトロールにおいては、代謝経路分断株に対してDahms経路とレスベラトロール合成経路を導入することにより、昨年度レスベラトロールの生産を確認している。本年度はレスベラトロール生産に必要な遺伝子の発現を調節することによりレスベラトロール生産量を増加させることを試みた。また、レスベラトロール合成に必要となるマロニルCoA供給を増加させるために、その前駆体であるアセチルCoA合成能力の強化を目的としてそれに関与する遺伝子の過剰発現を試みた。以上の戦略により、1,2-プロパンジオール及びレスベラトロールそれぞれにおいて、生産量および収率を増加させることに成功した。
2: おおむね順調に進展している
グルコースとキシロースの利用それぞれに対して代謝工学的アプローチを行った。その結果、目的化合物である1,2-プロパンジオール及びレスベラトロールの生産量を増加させることに成功しており、おおむね順調に進展していると判断した。
各化合物生産の研究において得られた知見から、目的化合物の更なる生産量増加を試みる。また、これまでの知見をもとに、分断後の各基質の代謝を制御することにより他の化合物を高生産可能な大腸菌株の構築を試みる。
すべて 2023 2022
すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)
Synthetic Biology and Engineering
巻: 1 号: 1 ページ: 1-9
10.35534/sbe.2023.10010
Enzyme and Microbial Technology
巻: 164 ページ: 110193-110193
10.1016/j.enzmictec.2023.110193
Metabolic Engineering
巻: 72 ページ: 68-81
10.1016/j.ymben.2022.03.002
