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C1微生物代謝生理を活用した炭素循環型メタノールバイオエコノミーの構築と分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 23K25056
補助金の研究課題番号 22H03802 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分64050:循環型社会システム関連
研究機関京都大学

研究代表者

由里本 博也  京都大学, 農学研究科, 准教授 (00283648)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2022年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワード環境技術 / 応用微生物 / バイオテクノロジー / 発現制御 / 生体機能利用 / メタン酸化 / メタノール誘導 / メタノール酵母
研究開始時の研究の概要

2050年脱炭素社会に向けて、炭素資源を循環的に利用する持続可能な社会経済システムの構築が喫緊の課題となっている。本研究では、メタンやメタノールなどのC1化合物や、これらを利用するC1微生物を炭素循環型メタノールバイオエコノミーで最大限活用するために、「メタンからメタノールへの変換プロセス」と「メタン・メタノールからの有用物質生産」に関する新技術開発を行い、その開発の基盤となるC1微生物の代謝生理機能の分子基盤を解明する。

研究実績の概要

1.メタンからメタノールへの直接変換技術の開発
前年度に引き続き、メタノールセンサー酵母を用いて、新奇メタン酸化生体触媒の開発を行うとともに、新奇メタン酸化菌におけるメタン酸化酵素遺伝子の同定に向けた研究を行った。メタン酸化酵素候補遺伝子の破壊株を構築してメタン酸化活性を評価するとともに、多重遺伝子破壊を行うための育種系の構築を進めた。
2.酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明
前年度に引き続き、メタノール酵母におけるメタノール濃度に応答したシグナル伝達経路に関する研究を進めた。Komagataella pfaffiiの濃度応答性メタノール誘導(CRMI)において、転写因子KpMxr1のリン酸化状態を調節するシグナル伝達因子の探索を目的として、KpMxr1のSaccharomyces cerevisiaeにおけるホモログであるScAdr1との物理的相互作用が示唆されるキナーゼ/ホスファターゼについて、K. phaffiiでのホモログ遺伝子の破壊株を作成し、メタノール培地での生育やCRMIへの影響を解析した。また、プロテインキナーゼSnf1複合体の構成因子のうち、KpGal83がメタノール誘導性遺伝子発現に必要であること、KpGal83とKpSnf1が培養炭素源に関わらず相互作用することを明らかにした。
3.植物生長促進効果をもつ葉面C1微生物の生理機能解析
前年度に引き続き、メタノールから生産するC1微生物菌体を新規微生物製剤として植物バイオマス増産に活用するための植物-微生物間相互作用の分子基盤解明に向けた研究を行った。メタノール細菌のギ酸脱水素酵素の応用機能開発やメタノール細菌のメタノール走化性に関する研究成果を報告するとともに、様々な植物試料から葉面酵母の単離と生育特性の解析を進めた。

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

メタンからメタノールへの直接変換技術の開発については各種変異体発現株や遺伝子破壊用の構築が完了しており、概ね計画通りに進展している。酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明については、CRMIのシグナル伝達に関与するキナーゼとホスファターゼの候補遺伝子を同定することができた。葉面C1微生物の生理機能解析についても、当初の計画通りに進展しており、葉面から単離した酵母株の特性解析を進めた。

今後の研究の推進方策

メタンからメタノールへの直接変換技術の開発については、新規メタン酸化生体触媒の開発とその高発現系の構築を継続するとともに、新奇メタン酸化菌におけるメタン酸化酵素遺伝子を同定する。酵母メタノール誘導制御機構の分子基盤解明については、転写因子のDNA結合解析やキナーゼ/ホスファターゼの機能解析を進める。葉面C1微生物の生理機能解析については、C1細菌による生長促進効果の検証を進めるとともに、単離した葉面酵母についての特性解析を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 5件、 査読あり 6件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] メタノールからのバイオものづくり2023

    • 著者名/発表者名
      由里本 博也、阪井 康能
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 101 号: 5 ページ: 226-229

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.101.5_226

    • ISSN
      0919-3758, 2435-8630
    • 年月日
      2023-05-25
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] C1バイオエコノミーで活用するメタノール酵母の遺伝子発現制御機構2023

    • 著者名/発表者名
      由里本博也
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 7 ページ: 621-623

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 葉面における微生物 -宿主植物相互作用とバイオスティミュラント機能の開発 -2023

    • 著者名/発表者名
      阪井康能、由里本博也
    • 雑誌名

      日本農薬学会誌

      巻: 48 ページ: 132-136

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] An enhanced direct electron transfer-type NAD+/NADH regenerating system using the diaphorase subunit of formate dehydrogenase 12023

    • 著者名/発表者名
      Makizuka Taiki、Sowa Keisei、Katayama Shiori、Kitazumi Yuki、Yurimoto Hiroya、Sakai Yasuyoshi、Shirai Osamu
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 465 ページ: 142954-142954

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2023.142954

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Methane monooxygenases; physiology, biochemistry and structure2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai Yasuyoshi、Yurimoto Hiroya、Shima Seigo
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 13 号: 22 ページ: 6342-6354

    • DOI

      10.1039/d3cy00737e

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolism-linked methylotaxis sensors responsible for plant colonization in Methylobacterium aquaticum strain 22A2023

    • 著者名/発表者名
      Tani Akio、Masuda Sachiko、Fujitani Yoshiko、Iga Toshiki、Haruna Yuuki、Kikuchi Shiho、Shuaile Wang、Lv Haoxin、Katayama Shiori、Yurimoto Hiroya、Sakai Yasuyoshi、Kato Junichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 14 ページ: 1258452-1258452

    • DOI

      10.3389/fmicb.2023.1258452

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Siderophore for Lanthanide and Iron Uptake for Methylotrophy and Plant Growth Promotion in Methylobacterium aquaticum Strain 22A2022

    • 著者名/発表者名
      Juma Patrick Otieno、Fujitani Yoshiko、Alessa Ola、Oyama Tokitaka、Yurimoto Hiroya、Sakai Yasuyoshi、Tani Akio
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 13 ページ: 921635-921635

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.921635

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphoregulation of the transcription factor Mxr1 plays a crucial role in the concentration‐regulated methanol induction in <i>Komagataella phaffii</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Koichi、Ohsawa Shin、Ito Shinji、Yurimoto Hiroya、Sakai Yasuyoshi
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 118 号: 6 ページ: 683-697

    • DOI

      10.1111/mmi.14994

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction between C1-microorganisms and plants: contribution to the global carbon cycle and microbial survival strategies in the phyllosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Yurimoto, Yasuyoshi Sakai
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 87 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac176

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 短鎖アルカン資化性細菌Mycolicibacterium sp. TY-6株におけるメタン酸化酵素高発 現のためのプロモーター探索2024

    • 著者名/発表者名
      浅井夏美、木田航平、Oktay Gafarov、岩崎光司、阪井康能、 由里本博也
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部第529回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 濃度応答性メタノール誘導において転写因子KpMxr1のリン酸化制御に関わるシグナル伝達因子の探索2024

    • 著者名/発表者名
      北山岳人、井上紘一、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Methane oxidation in non-methanotrophs2024

    • 著者名/発表者名
      Oktay Gafarov, Kohei Ikeda, Koji Iwasaki, Hiroya Yurimoto, Yasuyoshi Sakai
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物葉圏からの酵母の単離・同定と生物間相互作用の解析2024

    • 著者名/発表者名
      重田佳奈、白石晃將、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 循環型C1バイオエコノミーで活用するメチロトロフの代謝生理機能2023

    • 著者名/発表者名
      由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会2023年度大会シンポジウム「炭素循環社会の実現に貢献する多様な微生物とその応用」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C1微生物炭素固定反応による炭素資源利用とバイオ生産への応用2023

    • 著者名/発表者名
      阪井康能、由里本博也
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会シンポジウム「微生物炭素固定代謝の多様性に基づく合成生物学」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メチロトロフ酵母における濃度応答性メタノール誘導の分子機構2023

    • 著者名/発表者名
      由里本博也
    • 学会等名
      第24回酵母合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物共生メタノール資化性細菌を活用した作物増収技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      由里本博也
    • 学会等名
      微生物でみる農学研究の可能性 ~フードテック・機能性食品・グリーンプロダクツ(生物農薬)で成長産業に挑む~
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism of concentration-regulated methanol induction in methylotrophic yeasts2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Yurimoto, Koichi Inoue, and Yasuyoshi Sakai
    • 学会等名
      31st International Conference on Yeast Genetics and Molecular Biology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Komagataella phaffii Snf1 複合体構成因子KpSip2とKpGal83の機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      北山岳人、井上紘一、岡本大樹、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] メチロトロフ酵母 Candida boidinii における濃度応答性メタノール誘導に重要な 転写活性化因子CbMpp1の生理機能2023

    • 著者名/発表者名
      井上紘一、岩瀬公佑、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物葉面に生息する酵母の生育特性と生存戦略2023

    • 著者名/発表者名
      重田佳奈、白石晃將、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 葉圏C1微生物の生理・生態から明らかになる新たな炭素循環像とバイオスティミュラントとしての機能開発2023

    • 著者名/発表者名
      阪井康能、由里本博也
    • 学会等名
      日本農薬学会第48回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉面からの酵母の単離・同定と特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      重田佳奈、白石晃將、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Komagataella phaffiiにおける濃度依存性メタノール誘導に重要な転写因子KpMxr1のリン酸化状態の解析2023

    • 著者名/発表者名
      井上紘一、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Komagataella phaffiiにおけるメタノール誘導性遺伝子発現に関与するSnf1複合体の機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      北山岳人、井上紘一、岡本大樹、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Domain analyses and phospho-regulation of a transcription factor Mxr1 responsible for methanol-induced gene expression in Komagataella phaffii2022

    • 著者名/発表者名
      Koichi Inoue, Shin Ohsawa, Hiroya Yurimoto, Yasuyoshi Sakai
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distribution and survival strategy of methylotrophs in the phyllosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuyoshi Sakai, Kosuke Shiraishi, Hiroya Yurimoto
    • 学会等名
      Phyllosphere 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Komagataella phaffiiにおける転写因子Mxr1のメタノール濃度に依存したリン酸化制御2022

    • 著者名/発表者名
      井上紘一、大澤晋、由里本博也、阪井康能
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] メチロトローフ細菌由来バイオポリマーによる稲作収量の向上2022

    • 著者名/発表者名
      由里本博也
    • 学会等名
      C1ケムバイオエコノミーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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