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酵母オルガネラへの新規機能賦与による人工共生系の改変と有用物質の高蓄積化

公募研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 26117715
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関静岡県立大学

研究代表者

原 清敬  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (40434378)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードATP / 酵母 / 光 / オルガネラ / ロドプシン
研究実績の概要

現在、増殖速度が速い大腸菌や出芽酵母等の発酵微生物に、遺伝子組換え技術を用いた代謝工学的な改良を施し、医薬品や食品、化粧品、燃料、ポリマー原料等の様々な有用物質の発酵生産性を向上させるバイオプロダクションの研究が盛んに行われている。しかし、目的物質の生産性が向上するにつれ、自然界での暮らしでは考えられない偏った重労働を課せられたこれらの発酵微生物が、しばしば細胞内エネルギー(ATP)不足に陥り、生育の低下や目的物質の生産性の頭打ちを引き起こす場面に直面してきた。これは、発酵そのものがインプットである資源(Resource)を「細胞自身の材料(Cell)」、「細胞内エネルギー(Energy)」、「目的生産物(Product)」の3つのアウトプットに振り分けるプロセスであり、これらがトレードオフの関係にあることに、根本的な原因が存在すると考えられる。今回、我々は、この3つ巴の状態にある発酵プロセスから「細胞内エネルギー」を切り離すべく、真核生物の細胞内エネルギー生産を司るオルガネラであるミトコンドリアに、共生細胞工学的に光リン酸化能を人工的に賦与することで光駆動ミトコンドリアを創製し、光エネルギーを利用可能にする新しい光活性型宿主細胞を開発した。具体的には、高度好塩菌が有する光駆動プロトンポンプ(delta-rhodopsin)をミトコンドリア内膜に発現させることで、ミトコンドリアに本来の酸化的リン酸化能に加え、光リン酸化能を付与した。また、この光駆動ミトコンドリアが細胞内共生した出芽酵母を利用して、ATP依存的な反応により合成される有用物質の生産性を向上させた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] 共生由来オルガネラの改変ー共生が駆動する微生物発酵生産2016

    • 著者名/発表者名
      原 清敬
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 70 ページ: 110-114

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] ATP regulation in bioproduction2015

    • 著者名/発表者名
      Hara, K.Y. and Kondo, A
    • 雑誌名

      Microb Cell Fact

      巻: 14 号: 1 ページ: 198-198

    • DOI

      10.1186/s12934-015-0390-6

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improvement of oxidized glutathione fermentation by thiol redox metabolism engineering in Saccharomyces cerevisiae2015

    • 著者名/発表者名
      Hara, K.Y., Aoki, N., Kobayashi, J., Kiriyama, K., Nishida, K., Araki, M., Kondo, A.
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 99 号: 22 ページ: 9771-9778

    • DOI

      10.1007/s00253-015-6847-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of genes involved in oxidative phosphorylation in yeast by developing a simple and rapid method to measure mitochondrial ATP synthetic activity.2015

    • 著者名/発表者名
      Ye X, Morikawa K, Ho SH, Araki M, Nishida K, Hasunuma T, Hara KY, Kondo A.
    • 雑誌名

      Microbial Cell Factories

      巻: 14 号: 1 ページ: 56-56

    • DOI

      10.1186/s12934-015-0239-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バイオプロダクションに光を当てる2016

    • 著者名/発表者名
      原 清敬
    • 学会等名
      第17回ライフサイエンスシンポジウム『光が拓く新たな生命科学の世界』
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      2016-03-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development and Application of Photo-energetic Cell Factories2015

    • 著者名/発表者名
      Hara Kiyotaka
    • 学会等名
      International Meeting of "Matryoshka-type Evolution"
    • 発表場所
      University of Tsukuba
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 光駆動高エネルギーサッカロミセス亜門酵母の作製方法2015

    • 発明者名
      原 清敬、叶 暁亭、近藤 昭彦
    • 権利者名
      原 清敬、叶 暁亭、近藤 昭彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-04-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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