研究課題/領域番号 |
18K05386
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研究機関 | 東京大学 |
研究代表者 |
林 勇樹 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (90444059)
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研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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キーワード | バイオエネルギー / 発光検出 / アルデヒド / 細胞内アルデヒド生成量 / ハイスループットスクリーニング / 進化分子工学 / 微生物による物質生産 |
研究実績の概要 |
微生物による物質生産を行うためには、多様な生産条件を数多く試行、比較、検討を行い、最終目的物の生成量を定量し、より効率的な生産条件の最適化を行う。しかし、目的物の定量には多大な労力と時間を要するため、物質生産の最適化の律速段階となっている。そこで、申請者は微生物の生体内で生成した目的物の生成量に応じて、非侵襲的に外部から発光量として検出できる系の構築を目指した。こうすることで、多数の試行実験における目的物生成量に定量において、通常必要となる、超音波などによる菌体破砕、有機溶媒を用いた目的物の抽出、遠心分離による不溶物の除去、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC-MS)により目的生成物の同定と定量といった多段階プロセスが不要となり、外部から発光量をモニターするだけで、コロニー、あるいは菌体培養液内での目的物生成量を評価が可能となり、物質生産の最適化において革新的な技術を提供することができる。 初年度は、次世代バイオ燃料の前駆体である鎖状のアルデヒド、医薬品の原料となる芳香族アルデヒドを大腸菌で生成し、その生成量に応じて発光する大腸菌の構築を目指した。大腸菌にて発光に関わる酵素を発現し、その大腸菌培養液に外部から鎖状のアルデヒド、あるいは、芳香族アルデヒドを添加し、発光の応答が得られるか調べた。本来の基質ではないため、発光は検出されず、発光に関わる酵素の改変に多くの時間と労力を要することが予想されていたが、実際には外部から添加したアルデヒドの量に応じて大腸菌が発光することを確認できた。現在、上記のアルデヒドを生成できる遺伝子群の発現ベクターを構築中であり、このベクターを用いて大腸菌を形質転換し、実際に菌体内のアルデヒド生成量に応じて発光する大腸菌の構築を進める予定である。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度は、次世代バイオ燃料の前駆体である鎖状アルデヒド、あるいは医薬品原料に関連する芳香族アルデヒドの菌体内生成量に応じて発光する大腸菌の創製を目指した。 大腸菌で発光に関わる酵素を発現し、鎖状アルデヒド、あるいは芳香族アルデヒドを外部から大腸菌培養液に添加し、発光が見られるかを確認した。添加したアルデヒドは、本来の発光基質ではないため、発光が弱い、あるいは発光しないことが予想された。その場合はその酵素改変が必要となるところであった。しかし、予想に反し、大腸菌の発光が検出できた。現在、構築中である鎖状アルデヒド、芳香族アルデヒドを生成する遺伝子群の発現ベクターを大腸菌で発現し、菌体内でのアルデヒド生成量に応じてを発光する大腸菌の構築を進めている。
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今後の研究の推進方策 |
初年度の引き続き、次世代バイオ燃料の前駆体となる鎖状アルデヒドの生成を検出できる大腸菌の創出を目指す。並行して、予定していた芳香族アルデヒドの生成を検出できる大腸菌の創出も行う。その後、アルデヒド生成の律速段階となっている酵素に着目し、本手法を用いてその酵素の改変を行い、律速段階となっている酵素の高機能化を実現し、本手法の有効性を実証する。
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次年度使用額が生じた理由 |
購入を予定していた消耗品や機器類を少し安く購入することができたため、少額残る結果となった。
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