耐熱性酵素モジュールを用いた高効率物質生産プロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 25820402
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岡野 憲司 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40623335)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: In vitro代謝工学 / 耐熱性酵素 / 非リン酸化型Entner-Doudoroff経路 / 乳酸 / 人工オペロン / in vitro代謝工学 / 非リン酸化Entner-Doudoroff経路

研究成果の概要

好熱菌に由来する耐熱性酵素を遺伝子組換え的に生産する大腸菌は、70℃の熱処理に供するのみで、耐熱性酵素のみが活性を有した極めて選択性の高い生体触媒へと変貌する。こうして得られた耐熱性酵素モジュールを任意に組み合わせることで、所望の化学品生産に特化したin vitro代謝経路の構築が可能となる。本研究では本手法を用いて一部の超好熱菌が有するEntner-Doudoroff解糖経路のin vitro構築を行った。その結果、8種の耐熱性酵素を組み合わせることで、グルコースより100%の収率で乳酸を生産することに成功した。またこれら8種の耐熱性酵素を単一の大腸菌内で生産させる技術の開発にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] In vitro代謝工学による1-ブタノール生産 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野憲司、本田孝祐
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 73 ページ: 481-482
• [雑誌論文] Direct conversion of glucose to malate by synthetic metabolic engineering (2013)
  • 著者名/発表者名: Ye, X., Honda, K., Morimoto, Y., Okano, K. and Ohtake, H.
  • 雑誌名: J. Biotechnol. 巻: 164 号: 1 ページ: 34-40
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2012.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of continuous bioconversion system using thermophilic whole-cell biocatalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: Ninh, P. H., Honda, K. , Yokohigashi, Y. , Okano, K., Omasa, T. and Ohtake, H.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 79 号: 6 ページ: 1996-2001
  • DOI: 10.1128/aem.03752-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed evolution of thermotolerant malic enzyme for improved malate production (2013)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, Y., Honda, K., Ye X., Okano, K. and Ohtake, H.
  • 雑誌名: J. Biosc. Bioeng. 巻: 117 号: 2 ページ: 147-152
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.07.005
  • NAID: 110009804064
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro production of n-butanol from glucose (2013)
  • 著者名/発表者名: Krutsakorn, B., Honda, K., Ye, X., Imagawa, T., Bei, X., Okano, K. and Ohtake, H.
  • 雑誌名: Metabolic Eng. 巻: 20 ページ: 84-91
  • DOI: 10.1016/j.ymben.2013.09.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of an in vitro bypassed pyruvate decarboxylation pathway using thermostable enzyme modules and its application to N-acetylglutamate production (2013)
  • 著者名/発表者名: Borimas Krutsakorn, Takashi Imagawa, Kohsuke Honda, Kenji Okano, Hisao Ohtake
  • 雑誌名: Microbial Cell Factory 巻: 12 号: 1 ページ: 91-91
  • DOI: 10.1186/1475-2859-12-91
  • 査読あり
• [学会発表] Assembly and multiple gene expression of thermophilic enzymes in Escherichia coli for in vitro metabolic engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Okano, Kohsuke Honda, Hisao Ohtake
  • 学会等名: 21th Young Asian Biochemical Engineers' Community Symposium (YABEC2015)
  • 発表場所: Elysian Changchon Resort, Chuncheon, Korea
  • 年月日: 2015-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Assembly and multiple gene expression of thermophilic enzymes in Escherichia coli for in vitro metabolic engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Okano, Kohsuke Honda, Hisao Ohtake
  • 学会等名: Japanese-German Graduate Externship Program, Biotechnology and Chemistry for Green Growth
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] In vitro metabolic engineering employing thermophilic enzymes -a novel, simple technology for designing a chimeric metabolic pathway- (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Okano, Kohsuke Honda, Hisao Ohtake
  • 学会等名: 20th Young Asian Biochemical Engineers’ Community Symposium (YABEC2014)
  • 発表場所: Nathonal Chung Cheng University
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-08
• [学会発表] In vitro代謝工学による非リン酸化型Entner-Doudoroff経路の構築および乳酸生産への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野憲司、朱倩沁、本田孝祐、大竹久夫
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] In vitro代謝工学-バイオプロダクションのための新たなパラダイム構築- (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野憲司、本田孝祐、大竹久夫
  • 学会等名: 2014年度生物工学若手研究者の集い 夏のセミナー
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-13
• [学会発表] 合成代謝工学による非リン酸化Entner-Doudoroff経路の構築および乳酸生産への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野憲司、朱倩沁、本田孝祐、大竹久夫
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学