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2017 年度 実績報告書

リン酸を利用できない生命体の構築:リンのコントロールによる遺伝子組換え体封じ込め

研究課題

研究課題/領域番号 16K14889
研究機関広島大学

研究代表者

廣田 隆一  広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (90452614)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード生物学的封じ込め / 亜リン酸 / バイオセーフティ / リン代謝
研究実績の概要

予定していたリン代謝経路の改変による生物学的封じ込めの実証を初年度で終了することが出来たため、本年度は作製した大腸菌封じ込め株(RN1008)を用いて、亜リン酸輸送体HtxBCDの基質認識メカニズムの解明を試みた。当初予定していたアプローチのひとつに、輸送体の基質結合タンパク質(HtxB)の構造解析により、リン基質に対する特異性を解明することを計画していた。しかしながら、高濃度リン酸と亜リン酸の共存条件下に於いて、リン酸を利用できる変異株が得られ、さらにその変異点はHtxBではなく膜貫通ドメインに見出されたため、この変異株の解析によってメカニズムの解明を行うというアプローチに変更した。なお、このエスケープ変異株の出現頻度を調べた結果、10E-8以下であり、得られたエスケープ株の増殖は、著しく親株よりも劣っていた。従って、仮にエスケープ株が出現したとしても、他の株との共存下ではこのエスケープ株が支配的になる可能性は極めて低いと考えられる。膜貫通ドメインに見出された点変異を、site direct mutagenesisによりHtxBCD発現プラスミドに導入した結果、リン酸の輸送活性が認められた。従って、点変異によって置換されたアミノ酸がリン酸と亜リン酸の基質認識を行っている事が明らかとなった。さらに、このアミノ酸を他の19種類のアミノ酸に置換した変異体を作製した結果、亜リン酸特異性を維持できるもの、リン酸輸送能をもたらすもの、リン酸及び亜リン酸双方に対する活性を喪失するものの3種類に分類されることが明らかとなった。また、異なる微生物種への適用を想定し、HtxBCDタンパク質の発現を異種バクテリアで試みた。その結果、発現する宿主生物に応じてHtxタンパク質配列を改変することが重要である事が明らかとなった。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Biological phosphite oxidation and its application to phosphorus recycling2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi HIROTA, Kei MOTOMURA, Akio KURODA
    • 雑誌名

      Phosphorus Recovery and Recycling

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] 亜リン酸を利用したロバストな微生物の培養と生物学的封じ込め2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一, 黒田章夫
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 68 ページ: 41-47

  • [雑誌論文] 亜リン酸を利用した実用的な生物学的封じ込め手法2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一, 黒田章夫
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 62 ページ: 28-34

  • [雑誌論文] 亜リン酸デヒドロゲナーゼを利用した微生物の選択的培養技術2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一, 黒田章夫
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 55 ページ: 369-371

  • [学会発表] 亜リン酸を利用したシアノバクテリアの新規生物学的封じ込め手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      本村圭,廣田 隆一,佐野 公亮,神原 亮大,桂浦 善一朗,堀川 凌平,渡辺 智,池田 丈,石田 丈典,舟橋 久景,黒田 章夫
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [学会発表] Engineering of Phosphorus Metabolic Pathway: A Safeguard Strategy for Greater Use of Genetically Modified Microorganisms2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Hirota, Kei Motomura, Akio Kuroda
    • 学会等名
      The 9th International Symposium of Innovative Bioproduction Kobe
  • [学会発表] 亜リン酸を用いて遺伝子組換え体を封じ込める実用的手法2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一,黒田章夫
    • 学会等名
      JST-広島大学新技術発表会,
    • 招待講演
  • [学会発表] A novel biocontainment strategy makes bacterial growth dependent on phosphite2017

    • 著者名/発表者名
      Hirota R. Abe K., Katsuura,ZI., Motomura,K., Kuroda A.
    • 学会等名
      Society for Industrial Microbiology and Biotechnology (Science Slam)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A novel biocontainment strategy makes bacterial growth dependent on phosphite2017

    • 著者名/発表者名
      Hirota R. Abe K., Katsuura,ZI., Motomura,K., Kuroda A.
    • 学会等名
      Society for Industrial Microbiology and Biotechnology
    • 国際学会
  • [学会発表] リン代謝経路の改変による微生物の選択的培養と生物学的封じ込め2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一,黒田章夫
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] リン代謝経路の改変による生物学的封じ込め技術2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineering of Phosphorus Metabolic Pathway: A Safeguard Strategy for Greater Use of Genetically Modified Microorganisms2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Hirota
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物学的封じ込めとコンタミ抑止を両立する実用的微生物培養法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      本村圭, 廣田隆一, 桂浦善一朗,神原亮大,黒田章夫
    • 学会等名
      第6回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] 亜リン酸を用いた新規生物学的封じ込め手法の開発とその有効性評価2017

    • 著者名/発表者名
      桂浦善一朗 , 廣田隆一, 池田丈, 舟橋久景 , 黒田章夫
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会
  • [学会発表] 亜リン酸を用いたシアノバクテリアの選択的培養手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      神原亮大, 廣田隆一, 池田丈, 舟橋久景, 黒田章夫
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会
  • [学会発表] 亜リン酸を使った新規生物学的封じ込め手法ー組換え体の拡散を防ぐ強固なバイオセキュリティ技術ー2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一,桂浦 善一朗,本村 圭,黒田章夫
    • 学会等名
      細胞を創る研究会10.0
  • [学会発表] 亜リン酸を用いたシアノバクテリアの選択的培養手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      堀川凌平,神原亮大,本村圭,廣田隆一,黒田章夫
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2017
  • [学会発表] シアノバクテリアのリン酸輸送体の解析と「生物学的封じ込め」への応用2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一、佐野公亮、神原亮大、渡辺智、本村圭、黒田章夫
    • 学会等名
      藍藻の分子生物学2017
  • [学会発表] 亜リン酸依存性を利用した新規生物学的封じ込め手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      本村圭、廣田隆一、桂浦善一朗、神原亮大、佐野公亮、堀川凌平、池田丈、舟橋久景、黒田章夫
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • [図書] リンの辞典2017

    • 著者名/発表者名
      廣田隆一
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254141047
  • [備考]

    • URL

      http://www.sciencenewsline.com/news/2017060716060033.html

  • [産業財産権] 形質転換体、形質転換体の製造方法、および、当該形質転換体を用いた還元型リン化合物の有無の検出方法2018

    • 発明者名
      廣田隆一、黒田章夫、本村圭
    • 権利者名
      廣田隆一、黒田章夫、本村圭
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-038036

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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