大腸菌の酢酸生成・利用の切り替えの分子機構

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06660096
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 市原 茂幸 名古屋大学, 農学部, 助教授 (30092993)
• キーワード: 大腸菌 / 酢酸代謝 / Ack-Pta経路 / アセチル-CoAシンテターゼ

研究概要

大腸菌の酢酸の生成から利用への切り替え機構は未だ不明である。この機構を明らかにして、切り替えを人為的に支配できれば、発酵工業において深刻な問題となっている「酢酸生成を原因とする培地pH低下による宿主菌生育障害の問題」を解決することができる。これが本研究の最終目標である。
昨年度、大腸菌において酢酸代謝の主経路とされているAck-Pta系の遺伝子ackA、ptaのクローニングに成功し、さらに両遺伝子がオペロンを形成していることを転写産物の同定により明らかにした(論文1)。次いで、両遺伝子の同時欠失変異株・各単一遺伝子欠失株を作製し、変異株における酢酸の生成・利用の詳細を検討の結果、それらの変異株においては、異常ながらも依然酢酸代謝が行われていることを明らかにした(論文2)。その研究過程において、酢酸の生成速度を遅らせる遺伝子の取得も行った(論文3)。
系の単純化を計る必要が生じ、本年度はAck-Pta経路欠失変異株で働く遺伝子の同定を目指した。具体的には、ackA-pta欠失変異株から酢酸を炭素源として生育できない変異株をペニシリンスクリーニング法で得て、これを宿主菌として酢酸培地での生育を付与する遺伝子の検索を行った。その結果、アセチル-CoAシンテターゼ遺伝子をはじめとする4種のクローンを得ることができた(論文準備中)。大腸菌におけるアセチル-CoAシンテターゼ遺伝子の存在はこの研究により始めて明らかとされ、この酵素がAck-Pta経路のバイパスとして働き得ることも始めて明らかとなった。
酢酸代謝の系は当初考えられたものよりかなり複雑であり、今後、これらの欠失変異株を順次作製していくことにより、酢酸生成・利用の切り替え系を直接観察できる変異株が得られるものと思われる。

研究成果

• [文献書誌] Kakuda,H.,Hosono,K.,Shiroishi,K.,and Ichihara,S.: "Idenntification and Characterization of the ackA(acetate kinaseA)-pta(phosphotransacetylase) Operon and Complementation Analysis of Acetate Utilization by an ackA-pta Deletion Mutant of Escherichia coli" J.Biochem.116. 916-922 (1994)
• [文献書誌] Kakuda,H.,Shiroishi,K.,Hosono,K.,and Ichihara,S.: "Construction of Pta-Ack pathway Deletion Mutants of Escherichia coli and Characteristic Growth Profiles of the Mutants in a Rich Medium." Biosci,Biotech.Biochem.57. 2232-2235 (1994)
• [文献書誌] Hosono,K.,Kakuda,H.,and Ichihara,S.: "Decreasing Accumulation of Acetate in a Rich Medium by Escherichia coli on Introduction of Genes on a Multicopy Plasmid." Biosci,Biotech.Biochem.58. 256-261 (1995)