バイオシリカ工学に基づく有用珪藻の革新的な物質生産プロセスの創成

• 研究課題/領域番号: 26289309
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 東京農工大学
• 研究代表者: 田中 剛 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20345333)
• 研究分担者: 吉野 知子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30409750) ; 真山 茂樹 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (40199914)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 有用珪藻 / バイオシリカ工学 / 自己凝集 / 有用物質生産 / 珪藻 / 珪殻

研究成果の概要

本研究では珪藻を有用物質生産ホストとして用い、その細胞を覆う珪殻の物性を改質するバイオシリカ工学を確立し、新規の効率的な有用物質生産プロセスの構築を目的とした。珪殻タンパク質を利用し、凝集性因子を珪殻表面に提示することで、凝集を誘起し、細胞回収が容易になる株の作出に成功した。更に有用物質生産ホストとしての利用拡充を目指し、細胞破砕効率の向上に向けた珪殻タンパク質のノックダウンにおける基盤技術を確立した。加えて、珪殻有機層の解析を実施し、珪殻有機層の化学組成とその構造を明らかにした。これらの結果は、効率的な有用物質生産プロセスの構築に資する基盤技術として期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS(France)
• [国際共同研究] University of California, Riverside(米国)
• [国際共同研究] University of California, Riverside(米国)
• [雑誌論文] Enhanced NADPH production in the pentose phosphate pathway accelerates lipid accumulation in the oleaginous diatom Fistulifera solaris (2017)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Osada, Yoshiaki Maeda, Tomoko Yoshino, Daisuke Nojima, Chris Bowler, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Algal Research 巻: 23 ページ: 126-134
  • DOI: 10.1016/j.algal.2017.01.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Outdoor cultivation of marine diatoms for year-round production of biofuels (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsufumi Matsumoto, Daisuke Nojima, Tomomi Nonoyama, Kiichi Ikeda, Yoshiaki Maeda, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 15 号: 4 ページ: 94-94
  • DOI: 10.3390/md15040094
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 海産二極性中心珪藻<i>Pseudoleyanella lunata</i>におけるdiatotepumの観察を伴う形態学および系統学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Nakamura, Tomoko Yuasa, Shigeki Mayama
  • 雑誌名: Diatom 巻: 32 号: 0 ページ: 1-10
  • DOI: 10.11464/diatom.32.1
  • NAID: 130006940873
  • ISSN: 0911-9310, 2186-8565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide-mediated microalgae harvesting method for efficient biofuel production (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Maeda, Takuma Tateishi, Yuta Niwa, Masaki Muto, Tomoko Yoshino, David Kisailus, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Biotechnology for Biofuels 巻: 9 号: 1 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1186/s13068-015-0406-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chloroplast-targeting protein expression in the oleaginous diatom Fistulifera solaris JPCC DA0580 toward metabolic engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Sunaga, Yoshiaki Maeda, Takashi Yabuuchi, Masaki Muto, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 119 ページ: 26-34
  • NAID: 110009892229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of glycerol metabolism in the oleaginous marine diatom Fistulifera solaris JPCC DA0580 to improve triacylglycerol productivity (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Muto, Masayoshi Tanaka, Yue Liang, Tomoko Yoshino, Mitsufumi Matsumoto, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Biotechnology for Biofuels 巻: 8 号: 1 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1186/s13068-014-0184-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oil accumulation by the oleaginous diatom Fistulifera solaris as revealed by the genome and transcriptome (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka, Yoshiaki Maedaa, Alaguraj Veluchamy, Michihiro Tanaka, Heni Abida, Eric Marechal, Chris Bowler, Masaki Muto, Yoshihiko Sunaga, Masayoshi Tanaka, Tomoko Yoshino, Takeaki Taniguchi, Yorikane Fukuda, Michiko Nemoto, Mitsufumi Matsumoto, Pui Shan Wong, Sachiyo Aburatani, Wataru Fujibuchi
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 27 号: 1 ページ: 162-176
  • DOI: 10.1105/tpc.114.135194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oleosome-associated protein of the oleaginous diatom Fistulifera solaris contains an endoplasmic reticulum-targeting signal sequence (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Maeda, Yoshihiko Sunaga, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 12 号: 7 ページ: 3892-3903
  • DOI: 10.3390/md12073892
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 1.In Vivo Live Cell Imaging for the Quantitative Monitoring of Lipids by Using Raman Microspectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahito Hosokawa, Masahiro Ando, Shoichiro Mukai, Kyoko Osada, Tomoko Yoshino, Hiro-o Hamaguchi and Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 86 号: 16 ページ: 8224-8230
  • DOI: 10.1021/ac501591d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological and molecular phylogenetic analysis of the high-triglyceride producing marine diatom, Fistulifera solaris sp. nov. (Bacillariophyceae) (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsufumi Matsumoto, Shigeki Mayama, Michiko Nemoto, Yorikane Fukuda, Masaki Muto, Tomoko Yoshino, Tadashi Matsunaga, Tsuyoshi Tanaka
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 62 号: 4 ページ: 257-268
  • DOI: 10.1111/pre.12066
  • NAID: 40020253052
  • 査読あり
• [学会発表] 汽水産珪藻 Pseudostaurosira の被殻を裏打ちする有機層の構造的，生化学的特徴 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村憲章
  • 学会等名: 日本藻類学会第 41 回大会
  • 発表場所: 高知大学 朝倉キャンパス（高知県）
  • 年月日: 2017-03-23
• [学会発表] 海洋性珪藻Fistulifera solaris におけるω3 desaturase の強発現によるエイコサペンタエン酸 (EPA)の高生産 (2017)
  • 著者名/発表者名: 嶋田礼迪
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス（神奈川県）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Biofuel production by marine diatoms: Approach by genetic manipulation and multi-omics analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: KAUST-AIST-WASEDA Joint Workshop
  • 発表場所: King Abdullah University of Science and Technology, Saudi Arabia
  • 年月日: 2017-03-01
  • 国際学会
• [学会発表] 海洋珪藻を用いたバイオディーゼルの年間一貫生産に向けた取り組み (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 剛, 野島 大祐, 前田 義昌, 吉野 知子, 野々山 智美
  • 学会等名: 第三回分子珪藻研究会
  • 発表場所: 有馬温泉 くつろぎの宿 ねぎや陵楓閣 (兵庫)
  • 年月日: 2016-12-18
• [学会発表] 海洋珪藻Fistulifera solarisの異質倍数性ゲノムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野間口 達洋, 前田 義昌, 吉野 知子, 朝日 透, 田中 剛
  • 学会等名: 第三回分子珪藻研究会
  • 発表場所: 有馬温泉 くつろぎの宿 ねぎや陵楓閣 (兵庫)
  • 年月日: 2016-12-18
• [学会発表] Bioproduction of prostaglandins in the marine diatom Fistulifera solaris expressing cyclooxygenase (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tsuru, Yoshiaki Maeda, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: Malaysia-Japan Joint international conference
  • 発表場所: Hyatt Regency Baltimore Inner Harbor（Baltimore, USA）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Biofuel production by marine diatoms: Approach by genetic manipulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: 11th International Marine Biotechnology Conference
  • 発表場所: Seri pacific hotel, Kuala Lumpur
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Variation in morphological characgters of diatotepum in relation to valve ultrastructure (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Noriaki
  • 学会等名: 24th International Diatom Symposium
  • 発表場所: Laval university（Quebec , Canada）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic engineering strategy for enhancing biodiesel fuel production with an oleaginous diatom Fistulifera solaris (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: 6th International Conference on Algal Biomass, Biofuel & Bioproducts
  • 発表場所: Marina Village Conference Center（Sun Diego, USA）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] シクロオキシゲナーゼ発現海洋珪藻Fistulifera solarisにおけるプロスタグランジンの生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鶴雄基, 前田義昌, 吉野知子, 田中剛
  • 学会等名: 第18回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 北海道大学水産学部・函館キャンパス（北海道）
  • 年月日: 2016-05-28
• [学会発表] 海洋珪藻のバイオシリカ工学に基づくバイオプロセス創成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中剛
  • 学会等名: 第18回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 北海道大学水産学部・函館キャンパス（北海道）
  • 年月日: 2016-05-28
• [学会発表] 珪藻被殻を裏打ちする有機層diatotepumの多様性と系統 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村憲章・真山茂樹・田中剛・前田義昌・藤本光一郎
  • 学会等名: 日本藻類学会第40回大会
  • 発表場所: 日本歯科大学、東京都千代田区
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Cell-surface display of interactive proteins on the oleaginous diatom Fistulifera solaris for biomass harvesting (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tateishi, Yoshiaki Maeda, Masaki Muto, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced lipid production in the oleaginous diatom Fistulifera solaris by metabolic engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka, Kyoko Osada, Chisato Takahashi, Masaki Muto, Yoshiaki Maeda, Tomoko Yoshino
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of a biofuel production process using genetically engineered oleaginous diatom Fistulifera solaris (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka, Yoshiaki Maeda, Kyoko Osada, Yuta Niwa, Masaki Muto, Tomoko Yoshino
  • 学会等名: 第2回分子珪藻研究会
  • 発表場所: 関西学院大学 大阪梅田キャンパス、大阪府大阪市
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] 珪藻被殻を裏打ちするDiatotepumの形態的多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村憲章、真山茂樹、前田義昌、田中剛、藤本光一郎
  • 学会等名: 珪藻学会第 35 回研究集会
  • 発表場所: 日光交流促進センター、栃木県日光市
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] Comparisons of morphological characters in the organic layers under silicified cell wall of diatoms (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Nakamura, Matthew Julius, Yoshiaki Maeda, Tsuyoshi Tanaka, Koichiro Fujimoto, Shigeki Mayama
  • 学会等名: The 23nd North American Diatom Symposium
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological variation of organic layers underlining silicified wall of diatoms (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Nakamura, Shigeki Mayama, Matthew Julius
  • 学会等名: Molecular Life of Diatoms 2015
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Cell surface display of heterologous protein onto the surface of Fistrulifera solarisfor the recovery of cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tateishi, Yoshiaki Maeda, Masaki Muto, Yue Liang, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: 5th International Conference on Algal Biomass, Biofuel & Bioproducts
  • 発表場所: Sun Diego, USA
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular insights into oil accumulation in the oleaginous diatomFistulifera solarisas revealed by the multi-omics approach (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Maeda, Masaki Muto, Yue Liang, Tomoko Yoshino, Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: 5th International Conference on Algal Biomass, Biofuel & Bioproducts
  • 発表場所: Sun Diego, USA
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging analysis of biomolecules in a living microalga cell using confocal Raman microspectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yue Liang
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 珪藻の殻を裏打ちする有機層の形態的多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村憲章
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Biofuel production from the floating microalgal biofilm: an easy method to harvest the microalgal biomass (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Muto
  • 学会等名: 3rd Asia-Oceania Algae Innovation Summit
  • 発表場所: Hotel ICC (Daejeon, Korea)
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Rate-limiting factors of lipid accumulation in the oleaginous diatom Fistulifera solaris JPCC DA0580 as revealed by the transcriptome analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Osada
  • 学会等名: 3rd Asia-Oceania Algae Innovation Summit
  • 発表場所: Hotel ICC (Daejeon, Korea)
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] High rate of oil accumulation by the oleaginous diatom Fistulifera solaris and Its biological mechanisms revealed with the proteomic analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: 3rd Asia-Oceania Algae Innovation Summit
  • 発表場所: Hotel ICC (Daejeon, Korea)
  • 年月日: 2014-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] Incorporation of titanium into the diatom cell wall towards biosynthesis of photocatalytic materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuta Niwa
  • 学会等名: 10th International Symposium on Electrochemical Micro & Nanosystem Technologies
  • 発表場所: Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] オイル高蓄積珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株のオイルボディのプロテオーム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野島大佑
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス一般教育棟（岡山県）
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] オイル高蓄積珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株の遺伝子サイレンシング技術の確 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス一般教育棟（岡山県）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] オイル高生産微細藻類Fistulifera solaris JPCC DA580株のglycerol資化能の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武藤正記
  • 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（北海道）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Lipid compositional analysis of marine diatom Fistulifera solaris strain JPCC DA0580 using Raman microspectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoichiro Mukai
  • 学会等名: The Second Taiwan International Symposium On Raman Spectroscopy (2014)
  • 発表場所: National Dong Hwa University (Hualien, Taiwan)
  • 年月日: 2014-06-23
• [学会発表] Identification of novel oleosome-associated proteins from the oleaginous diatom Fistulifera sp. JPCC DA0580 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Maeda
  • 学会等名: The 4th International Conference on Algal Biomass, Biofuels and Bioproducts
  • 発表場所: Santa Fe Convention Center (New Mexico, USA)
  • 年月日: 2014-06-17
• [学会発表] 油脂高蓄積珪藻の葉緑体への外来タンパク質輸送技術の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 籔内貴史
  • 学会等名: 第16回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部校舎（三重県）
  • 年月日: 2014-06-01
• [学会発表] 栄養枯渇条件下におけるFistulifera solarisのトランスクリプトーム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長田響子
  • 学会等名: 第16回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部校舎（三重県）
  • 年月日: 2014-06-01
• [学会発表] 油脂高蓄積珪藻からの新規珪殻タンパク質の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田義昌
  • 学会等名: 第16回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 三重大学生物資源学部校舎（三重県）
  • 年月日: 2014-06-01
• [学会発表] Expression of heterologous protein onto the high triacylgriceride accumulating marine diatom Fistulifera sp. JPCC DA0580 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tateishi
  • 学会等名: Asia-Pacific Marine Biotechnology Conference (2014)
  • 発表場所: Humanities & Social Sciences Building, Academia Sinica (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2014-05-06
• [学会発表] Identification of the oleosome-associated proteins from the marine oleaginous diatom Fistulifera sp. JPCC DA0580 for elucidation of oleosome dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nojima
  • 学会等名: Asia-Pacific Marine Biotechnology Conference (2014)
  • 発表場所: Humanities & Social Sciences Building, Academia Sinica (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2014-05-06
• [学会発表] Multi-omics approach to reveal the mechanisms of lipid accumulation in oleaginous diatomFistuliferasp. JPCC DA0580 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Tanaka
  • 学会等名: Asia-Pacific Marine Biotechnology Conference (2014)
  • 発表場所: Humanities & Social Sciences Building, Academia Sinica (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2014-05-06
• [学会発表] 隠蔽種か別種か －極微細珪藻Fistuliferaの進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真山茂樹
  • 学会等名: 日本珪藻学会第35回大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-04-27
• [産業財産権] 新規珪藻タンパク質及びその利用 (2014)
  • 発明者名: 田中剛、吉野知子、前田義昌、立石卓馬、松本光史
  • 権利者名: 国立大学法人東京農工大学、電源開発株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-158749
  • 出願年月日: 2014-08-04