研究課題
初年度はコリネ型細菌において酸素を代謝スイッチとしてグルコース由来の炭素を解糖系とペントースリン酸経路を切り換えることで、好気条件では炭素をペントースリン酸経路に流してジアミンのカダベリンを、嫌気条件では炭素を解糖系に流すことでジカルボン酸のコハク酸を生産する株を作製した。二つの代謝経路の切り換えは分岐点であるグルコース-6-リン酸を基質とするグルコース-6-リン酸イソメラーゼ遺伝子（pgi）のプロモーターを置換することで実現した。本年度は昨年度に作製した生産株の酵素活性解析や代謝解析、代謝フラックス解析など詳細な解析を行った。代謝フラックス解析により、カダベリンを生産する好気条件下においてPGIの比活性と解糖系への分岐比に正の相関があり、PPPへの分岐比が増加するほどカダベリンの対糖収率が増加することが確認された。pgi欠損株では増殖が著しく減退したが、各種プロモーター置換株ではPGIの比活性と解糖系への分岐比が増加するに伴い、増殖速度・グルコース消費速度が増加した。しかし、両者の値が一定値を超えると増殖速度・グルコース消費速度に違いが見られなかったことから、pgi遺伝子は野生型のプロモーターでは必要以上に発現誘導されていることが示唆された。細胞内のグルコース-6-リン酸濃度は解糖系への分岐比が減少するほど増加した一方、下流の解糖系代謝物の濃度は減少したことから、グルコース消費の際、コリネ型細菌はペントースリン酸経路よりも解糖系を主要な代謝経路として利用していると考えられた。また最後に網羅的代謝解析の結果、TCAサイクルのリンゴ酸、フマル酸、コハク酸の濃度は解糖系への分岐比が増加するほど増加した。アミノ酸ではアラニン、バリン、ロイシンの濃度が解糖系への分岐比が増加するほど増加した。
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