清酒酵母の高アルコール発酵性メカニズムの解析とその応用

• 研究課題/領域番号: 25850065
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 渡辺 大輔 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (30527148)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 清酒酵母 / アルコール発酵 / RIM15 / メタボローム / UDP-グルコース / Rim15p / グルコース脱抑制 / バイオエタノール酵母 / ビール酵母 / ワイン酵母 / 出芽酵母 / メタボローム解析 / グルコース同化 / ADR1 / バイオエタノール

研究成果の概要

清酒酵母の高いアルコール発酵力を生み出す原因として同定されたRIM15プロテインキナーゼ遺伝子上の機能欠失変異が細胞内代謝プロファイルと遺伝子発現に及ぼす影響を解析した結果、UDP-グルコース合成経路を抑制することで解糖／アルコール発酵を促進していることを明らかにし、清酒酵母の高発酵メカニズムの解明に至った。さらに、RIM15遺伝子の機能欠損は、清酒酵母以外の実用酵母菌株の発酵速度改善においても有効であることを実証し、酵母のアルコール発酵力を自在に調節するための新規育種技術の確立に資する知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Inhibitory Role of Greatwall-Like Protein Kinase Rim15p in Alcoholic Fermentation via Upregulating the UDP-Glucose Synthesis Pathway in Saccharomyces cerevisiae. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe D, Zhou Y, Hirata A, Sugimoto Y, Takagi K, Akao T, Ohya Y, Takagi H, Shimoi H.
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol. 巻: 82 号: 1 ページ: 340-51
  • DOI: 10.1128/aem.02977-15
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 酵母のエタノール耐性:内と外から細胞を護る (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔, 高木博史
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 93 ページ: 460-463
• [雑誌論文] Screening of high-level 4-hydroxy-2 (or 5)-ethyl-5 (or 2)-methyl-3(2H)-furanone-producing strains from a collection of gene deletion mutants of Saccharomyces cerevisiae. (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Uehara, J. Watanabe, D. Watanabe, T. Akao, Y. Mogi, and H. Shimoi
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 81 号: 1 ページ: 453-460
  • DOI: 10.1128/aem.02628-14
  • NAID: 130006743816
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of awamori yeast mutants with l-leucine accumulation that overproduce isoamyl alcohol (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Takagi, K. Hashida, D. Watanabe, R. Nasuno, M. Ohashi, T. Iha, M. Nezuo, and M. Tsukahara
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 119 号: 2 ページ: 140-147
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.06.020
  • NAID: 110009922496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Awa1p on the Cell Surface of Sake Yeast Inhibits Biofilm Formation and the Co-Aggregation between Sake Yeasts and Lactobacillus plantarum ML11-11 (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoru HIRAYAMA, Masashi SHIMIZU, Noriko TSUCHIYA, Soichi FURUKAWA, Daisuke WATANABE, Hitoshi SHIMOI, Hiroshi TAKAGI, Hirokazu OGIHARA and Yasushi MORINAGA
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 119 号: 5 ページ: 532-537
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.10.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accelerated Alcoholic Fermentation Caused by Defective Gene Expression Related to Glucose Derepression in <i>Saccharomyces cerevisiae</i> (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Watanabe, N. Hashimoto, M. Mizuno, Y. Zhou, T. Akao, H. Shimoi
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 77 号: 11 ページ: 2255-2262
  • DOI: 10.1271/bbb.130519
  • NAID: 130003381936
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rim15p-mediated regulation of sucrose utilization during molasses fermentation using Saccharomyces cerevisiae strain PE-2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Inai, D. Watanabe, Y. Zhou, R. Fukada, T. Akao, J. Shima, H. Takagi, H. Shimoi
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 116 号: 5 ページ: 591-594
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.05.015
  • NAID: 40019890891
  • 査読あり
• [学会発表] 清酒酵母におけるTORC1シグナリングとアルコール発酵の関連に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔, 周延, 陳佳文, 水野恵, 荒木義雄, 杉本幸子, 万クン, 中沢伸重, 赤尾健, 下飯仁, 水田啓子, 前田達哉, 高木博史
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 清酒酵母におけるTORC1シグナリングとアルコール発酵の関連に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔, 周延, 陳佳文, 水野恵, 荒木義雄, 杉本幸子, 万クン, 中沢伸重, 赤尾健, 下飯仁, 水田啓子, 前田達哉, 高木博史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第48回研究報告会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2015-08-31
• [学会発表] How has sake yeast acquired high alcohol fermentation ability? (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Watanabe
  • 学会等名: 生物工学会関西支部 国際ワークショップ “Workshop on Asian Brewery Technology”
  • 発表場所: 月桂冠株式会社昭和蔵ホール（京都市）
  • 年月日: 2014-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] RIM15遺伝子機能欠損によるアルコール発酵力向上のメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 高木健一, 渡辺大輔, 周 延、平田愛子, 大矢禎一, 高木博史, 赤尾 健, 下飯 仁
  • 学会等名: 第6回日本醸造学会若手シンポジウム
  • 発表場所: 北とぴあ（東京都北区）
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-09
• [学会発表] なぜ清酒酵母はアルコール発酵力が高いのか？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔
  • 学会等名: 第78回酵母研究会講演会
  • 発表場所: アサヒビール吹田工場（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of yeast Greatwall kinase Rim15p as a novel negative regulator for alcoholic fermentation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Watanabe, Yan Zhou, Aiko Hirata, Yoshikazu Ohya, Takeshi Akao, Hitoshi Shimoi, and Hiroshi Takagi
  • 学会等名: Yeast Genetics Meeting 2014
  • 発表場所: University of Washington（アメリカ合衆国、シアトル）
  • 年月日: 2014-07-29 – 2014-08-03
• [学会発表] なぜ清酒酵母はアルコール発酵力が高いのか？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔
  • 学会等名: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母におけるグルコース脱抑制の機能欠損によるアルコール発酵の速度向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水野恵、渡辺大輔、橋本直哉、周延、赤尾健、下飯仁
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島市）
• [学会発表] 出芽酵母PE-2株におけるRIM15遺伝子欠失による糖蜜発酵性の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上智子、井内智美、渡辺大輔、周延、深田理恵、赤尾健、島純、高木博史、下飯仁
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島市）
• [図書] 「食と微生物の事典」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔（北本勝ひこ, 尾花望, 後藤慶一, 斎藤勝晴, 春田伸, 丸山潤一 編）
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Mechanism of high alcoholic fermentation ability of sake yeast. In “Stress Biology of Yeasts and Fungi: Application for lndustrial Brewing and Fermentation” H. Takagi, H. Kitagaki (eds.) (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Watanabe, H. Takagi, and H. Shimoi
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: Elsevier
• [図書] 清酒酵母の高発酵性原因変異とその応用「発酵・醸造食品の最前線」（監修 北本勝ひこ） (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大輔, 高木博史, 下飯 仁
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 有用アミノ酸を高生産する泡盛酵母の育種と泡盛の高付加価値化への応用「発酵・醸造食品の最前線」（監修 北本勝ひこ） (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木博史, 渡辺大輔, 塚原正俊
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 酵母の形態情報を発酵・醸造に生かす「発酵・醸造食品の最前線」（監修 北本勝ひこ） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大矢禎一, 渡辺大輔, 岡田啓希
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: シーエムシー出版
• [産業財産権] 酵母の液胞トランスポーターシャペロン複合体の機能欠損による発酵促進方法 (2016)
  • 発明者名: 渡辺大輔, 高木健一, 高木博史
  • 権利者名: 渡辺大輔, 高木健一, 高木博史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-025324
  • 出願年月日: 2016-02-12
• [産業財産権] オルニチン高蓄積酵母及びその取得方法並びに当該酵母を用いた酒類その他の食品の製造方法 (2015)
  • 発明者名: 大橋正孝、高木博史、渡辺大輔
  • 権利者名: 奈良県、国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-02-05