合成ガスプラットフォームによるバイオマスリファイナリー微生物触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 25420832
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 中島田 豊 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (10281164)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 水素 / 二酸化炭素 / 合成ガス / エタノール / 発酵 / ホモ酢酸菌 / 代謝工学 / 酢酸 / バイオガス / 好熱性菌 / プロテオーム / 遺伝子工学 / 合成代謝工学 / バイオリファイナリー

研究成果の概要

本研究では、好熱性偏性嫌気性微生物 M. thermoaceticaを宿主として、代謝工学による合成ガスを基質とした有用物質生産プラットフォームの有効性を明らかにすることを目的とした。その結果、耐熱性カナマイシン耐性遺伝子を選択マーカーとした遺伝子導入法を開発した。これを用いて、アルコール生産遺伝子を導入するとともに酢酸生成遺伝子を同時に破壊することにより、エタノール高生産菌の育種に成功した。本変異株のH2-CO2単独の資化能は消失したが、本変異株は糖を同時に添加することでH2-CO2資化能を回復したことから、糖と合成ガスの共発酵によるエタノール生産が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Glycerol acts as an alternative electron sink during syngas fermentation by the thermophilic anaerobe Moorella thermoacetica (2016)
  • 著者名/発表者名: Zen-ichiro Kimura, Akihisa Kita, Yuki Iwasaki, Yutaka Nakashimada, Tamotsu Hoshino and Katsuji Murakami
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 121 号: 3 ページ: 268-273
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.07.003
  • NAID: 110010051478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering of a functional thermostable kanamycin resistance marker for use in Moorella thermoacetica ATCC39073 (2013)
  • 著者名/発表者名: 6. Yuki Iwasaki, Akihisa Kita, Shinsuke Sakai, Kazue, Takaoka, Shinichi Yano, Takahisa, Tajima, Junichi, Kato, Naomichi Nishio, Katsuji, Murakami, Yutaka Nakashimada
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 巻: 343 号: 1 ページ: 8-12
  • DOI: 10.1111/1574-6968.12113
  • 査読あり
• [学会発表] The Production of Ethanol with Metabolism Mutant of Thermophillic Bacteria Moorella thermoacetica ATCC39073 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Iwasaki, Koichiro Yoshida, Akihisa Kita, Shinsuke Sakai, Tomohiro Sho , Masahiro Saito, Katsuji Murakami, Takahisa Tajima, Junichi Kato, Yutaka Nakashimada
  • 学会等名: The 4th Joint Conference on Renewable Energy and Nanotechnology
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] 合成ガス資化性好熱性細菌 Moorella thermoacetica 代謝変異株によるエタノール生産 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 嵩一郎, 岩崎 祐樹, 三好 佑季, 河合 優人, 喜多 晃久, 酒井 伸介, 庄 智裕, 斉藤 政宏, 村上 克治, 星野 保, 田島 誉久, 中島田 豊, 加藤 純一
  • 学会等名: 第67回 日本生物工学会 大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 合成ガス資化性好熱性細菌 Moorella thermoacetica の外来遺伝子発現強化に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三好 佑季, 岩崎 祐樹, 酒井 伸介, 庄 智裕, 斉藤 政宏, 村上 克治, 田島 誉久, 中島田 豊, 加藤 純一
  • 学会等名: 日本生物工学会 66回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、札幌
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Modification of Carboxydotrophic Thermophilic Acetogen Moorella thermoacetica for Development of Syngas Fermentation Process (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Iwasaki, Akihisa Kita, T. Show, M. Saito, T. Hoshino, K. Murakami, T. Tajima, J. Kato, Y. Nakashimada
  • 学会等名: 22nd European Biomass Conference and Exhibition
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-26
• [学会発表] 合成代謝工学による嫌気性微生物を用いた再生可能資源・エネルギー変換技術の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島田 豊
  • 学会等名: 第1回SBJシンポジウム－生物工学の新たな潮流をつくる－
  • 発表場所: 早稲田大学 国際会議場, 東京
  • 年月日: 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] 合成ガス資化性好熱性細菌Moorella thermoaceticaにおける酢酸生合成経路の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩﨑 祐樹, 喜多 晃久, 酒井 伸介, 庄 智裕, 斉藤 政宏,村上 克治, 田島 誉久, 加藤 純一, 中島田 豊
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 合成ガスプラットフォームによるバイオマスリファイナリー技術の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中島田 豊
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 招待講演
• [図書] Microbial Production-From Genome Design to Cell Engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakashimada, N. Nishio
  • 総ページ数: 290
  • 出版者: Springer
• [備考] Blogas conversion
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/nyutaka/Lab_Biotechnol/Biogas_Conversion.html
• [備考] 再生可能エネルギーからの物質生産 -新しい発酵工業への挑戦-
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/~nyutaka/An_Metabo/Biogas_Conversion.html
• [産業財産権] 高発現プロモーター遺伝子 (2014)
  • 発明者名: 庄智裕、斉藤政宏、中島田豊、三好佑季、星野保、村上克治
  • 権利者名: 庄智裕、斉藤政宏、中島田豊、三好佑季、星野保、村上克治
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-158168
  • 出願年月日: 2014-08-01
• [産業財産権] モレーラ属細菌の酢酸非生産・乳酸生成株 (2013)
  • 発明者名: 庄智裕、酒井伸介、斉藤政宏、中島田豊、岩崎祐樹ほか
  • 権利者名: 三井造船、広島大学、産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-07-29