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2018 年度 実施状況報告書

カロテノイド生産工場の設計:高度好塩性古細菌を用いた多様なカロテノイドの大量合成

研究課題

研究課題/領域番号 16K06868
研究機関東京工業大学

研究代表者

八波 利恵  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90334531)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード新規カロテノイド合成
研究実績の概要

本研究は高度好塩性古細菌Haloarcula japonicaを用いて①本菌が生産するバクテリオロドプシン(BR)を基本骨格とした新規カロテノイド,②自然界における生産量が少ない希少カロテノイド,③BRとは異なる構造をもつ非天然カロテノイド,を大量合成することを目的としている。昨年は,引き続き③BRとは異なる構造をもつ非天然カロテノイドを大量合成することを目的として研究を行った。
BRの共役二重結合数は13である。そこで,より抗酸化活性を持つカロテノイドを合成するために,共役二重結合数が15のテトラデヒドロリコペンを合成することを目指した。このカロテノイドは,BRの前駆体であるリコペンにさらに不飽和化して取得することとした。不飽和化には申請者が見出した新規カロテノイド不飽和化酵素(CrtD)に進化分工学的手法により変異を導入し,用いることとした。一昨年に構築したランダム変異導入法を用い,変異を導入したCrtD遺伝子ライブラリーを取得した。なお,高度好塩性古細菌を宿主とした形質転換効率が極めて低かったため,形質転換法の改善も行った。その結果,多様性を有するライブラリー取得に成功した。さらにライブラリーを解析したところ,リコペン合成の途中で生合成が滞っているクローンを見出した。現在,クローンが生産するカロテノイド分析を試みているとともに,CrtDの変異導入箇所の特定を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ライブラリー作成にあたり,高度好塩性古細菌を宿主とした形質転換効率は,常法では極めて低かったため,コロニーの出現数が少なかった。そこで,形質転換法の改善も行った。また,変異株が生産するカロテノイドは,新規カロテノイドの可能性があり,精製法が確立されてらず,その同定に時間がかかっている。これらの理由により,研究がやや遅れている。

今後の研究の推進方策

効率が高い形質転換法を新たに開発することができたため,現在はライブラリーを取得できている。また,新規カロテノイドの分析については,研究協力者と連携をとり,推進していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

本研究では、種々のカロテノイド合成酵素による多様なカロテノイド合成を目指している。本年度、研究対象としている酵素に変異を導入した変異型酵素について,解析した所,活性発現に重要なアミノ酸が同定できる可能性を見出した。しかし、本結果は初歩的であり、本結果を再現し,精密な解析が必要があった。そのため,当初計画していた変異型酵素精製には至らず,精製のためのカラム購入は行っておらず,次年度使用額が生じた。今年度は,変異型酵素精製に着手するため,カラム購入費に充当する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Increase in the thermostability of Bacillus sp. strain TAR-1 xylanase using a site saturation mutagenesis library2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakatani, Y. Katano, K. Kojima, T. Takita, R. Yatsunami, S. Nakamura, K. Yasukawa.
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 82 ページ: 1715

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1495550.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 新規カロテノイド創製に向けた Haloarcula japonica カロテノイド生合成系の改変2018

    • 著者名/発表者名
      小島和士,佐野直也,安藤 藍,楊 影,三横伸弘,高市真一,八波利恵,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      酵素工学研究会第80回講演会
  • [学会発表] Paenibacillus sp. H2C 株由来アラビノフラノシダーゼ Abf43A および Abf51Aの大腸菌における発現と組換え酵素の性質検討2018

    • 著者名/発表者名
      伊東紀碩,相良龍太,萩原佑介,村瀬彩華,坂上耕一,三原康博,八波利恵,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      酵素工学研究会第80回講演会
  • [学会発表] Paenibacillus sp. H2C 株由来 GH5 キシラナーゼ Xyn5Aの大腸菌における発現と組換え酵素の性質検討2018

    • 著者名/発表者名
      桶田智博,萩原佑介,伊東紀碩,坂上耕一,三原康博,八波利恵,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      酵素工学研究会第80回講演会
  • [学会発表] Paenibacillus sp. H2C 株由来各種 GH10キシラナーゼの切断特異性比較2018

    • 著者名/発表者名
      奥田敬子,Bat-Erdene Undramaa,萩原佑介,坂上耕一,三原康博,八波利恵,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      酵素工学研究会第80回講演会
  • [学会発表] 高度好塩性古細菌 Haloarcula japonica 由来菌体内グルコアミラーゼのドメイン解析およびグリコーゲン様多糖生合成への寄与2018

    • 著者名/発表者名
      小川雄太郎,朝日達哉.清原三絵,吉田健人,鈴木龍一郎,鈴木英治,福居俊昭,八波利恵,中村 聡
    • 学会等名
      第17回微生物研究会
  • [学会発表] Bacillus および Paenibacillus 属細菌由来各種 GH30 キシラナーゼの性質比較および耐熱化検討2018

    • 著者名/発表者名
      大越智之,相良龍太,萩原佑介,坂上耕一,三原康博,八波利恵,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      第17回微生物研究会
  • [学会発表] 高度好塩性古細菌 Haloarcula japonica 由来エステラーゼの酵素学的性質およびカチオン性コポリマーへの固定化2018

    • 著者名/発表者名
      安部航司,塩梅昇太,伊藤栄紘,池田郁也,八波利恵,蒲池利章,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      第17回微生物研究会
  • [学会発表] 高度好塩性古細菌 Haloarcula japonica の代謝改変によるスクアレン生産の向上2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木理紗,八波利恵,高橋季之,福居俊昭,中村 聡
    • 学会等名
      第20回生体触媒化学シンポジウム
    • 国際学会
  • [学会発表] Haloarcula japonica由来3-イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼLeuBの性質検討とleuB遺伝子の栄養要求性マーカーへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      長岡真太郎,杉山典子,中川真理,鈴木 薫,八波利恵,福居俊昭,竹中章郎,関口武司,中村 聡
    • 学会等名
      極限環境生物学会2018年度(第19回)年会

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公開日: 2019-12-27  

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