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2013 年度 実績報告書

酵母Yarrowia lipolyticaのn-アルカン代謝と制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J07284
研究機関東京大学

研究代表者

岩間 亮  東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワードYarrowia lipolytica / n-アルカン代謝 / シトクロムP450 / アルデヒドデヒドロゲナーゼ
研究概要

n-アルカン資化性酵母Yarrowia lipolytieaにおけるn-アルカン代謝経路とその制御機構は未解明な部分が多い。本年度は細胞内におけるn-アルカンの水酸化、長鎖アルデヒドの酸化に関与する酵素の解析を行うとともに、疎水性化合物に応答する遺伝子の中からn-アルカン資化で重要な役割を担うALk1様の発現パターンを示す遺伝子を特定した。
1. P450ALKの機能解析
n-アルカンの初発酸化はシトクロムP450の一種であるP450ALKにより行われる。Y. lipolyticaにおいてP450ALKをコードする12種のALK遺伝子を全て破壊した株を背景に、各ALK遺伝子を単独で発現させ、n-アルカン資化能や脂肪酸のω末端水酸化活性を評価した。Alk3pが幅広い長さ、Alk6p、Alk1Opが長鎖、Alk9pが短鎖のn-アルカンに対して活性を持つことを新たに示した。また、Alk4p、Alk6pが脂肪酸のω末端を水酸化すること、植物Nicotiana benthamianaでの異種発現によりラウリン酸のω末端水酸化活性が報告されていたAlk3p、Alk5p、Alk7pがY. lipolytica内でも同様の機能を持つことが示唆された。
2. 長鎖アルデヒドデヒドロゲナーゼの同定
n-アルカン代謝経路中におけるアルデヒドの酸化を担うHFD遺伝子を4種(HFD1-HFD4)同定した。HFD遺伝子4重破壊株は炭素鎖長12から18のn-アルカン資化できないこと、野生型株ではn-アルカンにより誘導される長鎖アルデヒドデヒドロゲナーゼ(FALDH)活性がHFD遺伝子4重破壊株では見られなくなることを示した。また、大腸菌内で異種発現させたHfdlp、Hfd2p、Hfd4pがFALDH活性を有することが明らかにした。これらの結果から、Y. lipolyticaにおいて、Hfdタンパク質群がn-アルカン代謝過程で生じる長鎖アルデヒドを代謝することが示唆された。
3. Y. lipolyticaにおけるRNA-Seqデータの解析
野生型株およびALk1の発現を制御するYAS2、YAS3の各破壊株を用いたRNA-Seqで得られた結果を解析し、ALK1と同様の発現パターンを示す遺伝子を特定した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は、(1) P450ALKと相同性を持つ12種のAlkタンパク質のうち、7種の機能を明らかに出来たこと、(2) n-アルカン資化過程で生じる長鎖アルデヒドの酸化に関わる酵素を同定したこと、などでn-アルカン代謝経路における研究は当初の予定より大きく進展したと考える。

今後の研究の推進方策

1. P450ALKの基質認織に関わるアミノ酸残基を特定し、人工的にP450ALKの基質特異性を改変させることを試みる。
2. n-アルカン代謝の制御機構について明らかにするため、ALK1の発現を制御する際の転写抑制因子であるYas3pの局在制御機構について解析する。このYas3pと相互作用し局在を制御するタンパク質を同定することを目指す。
3. n-アルカン資化経路における長鎖アルコールの酸化酵素を同定する。
4. ALK1と同様の発現パターンを示す遺伝子の破壊株の表現型を調べ、n-アルカン資化に関与する遺伝子を同定する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] n-アルカン資化性酵母Yarrowia lipolyticaにおける12種のシトクロムP450ALKの機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      岩間 亮
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      明治大学(東京都)
    • 年月日
      2014-03-30
  • [学会発表] n-アルカン資化性酵母Yarrowia lipolyticaにおける網羅的転写解析による長鎖アルデヒドデヒドロゲナーゼの同定とその解析2014

    • 著者名/発表者名
      岩間 亮
    • 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(東京都)
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] Yeast2013の参加報告とoleaginous酵母Yarrowia lipolytica研究の現状2013

    • 著者名/発表者名
      岩間 亮
    • 学会等名
      第6回新産業酵母研究会講演会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所・臨海副都心センター(東京都)
    • 年月日
      2013-11-08
  • [学会発表] Identification and characterization of fatty aldehyde dehydrogenase genes involved in n-alkane metabolism of Yarrowia liPolytica2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwama
    • 学会等名
      26th International Conference on Yeast Genetics and Molecular Biology
    • 発表場所
      ドイツ・フランクフルト
    • 年月日
      2013-09-03
  • [学会発表] Metabolism of hydreohobic carbon sources in Yarrowia lipolytica2013

    • 著者名/発表者名
      Ryouichi Fukuda, Ryo Iwama
    • 学会等名
      26th International Conference on Yeast Geneties and Molecular Biology
    • 発表場所
      ドイツ・フランクフルト
    • 年月日
      2013-09-03

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公開日: 2015-07-15  

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