| 研究課題/領域番号 |
18K05399
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| 研究機関 | 東京薬科大学 |
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研究代表者 |
高妻 篤史 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (20634471)
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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 | 微生物電気化学 / 微生物電気合成 / 物質生産 / 細胞外電子伝達 / 発現制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は環境調和型の物質生産プロセスとして微生物電気合成（microbial electrosynthesis; MES）に着目し、その効率向上において鍵となる電気活性細菌（electroactive bacteria; EAB）の代謝活性を制御するための知的・技術基盤を確立することを目的とする。本研究では2種の代表的なEAB、Acidithiobacillus ferrooxidansとShewanella oneidensisを用いて、これらの細菌の電気合成能力を電気化学的・遺伝子工学的に制御することによってMESプロセスの高効率化を目指す。具体的には（i）電極電位応答性転写制御システム（“電位スイッチ”）の構築、（ii）電位応答トランスクリプトーム・メタボローム解析、（iii）電位スイッチを利用したMESプロセスの構築、の3項目の実施により、EABの代謝制御技術とそれを応用したMESプロセスの開発を行う。
上記項目のうち，（i）については、昨年度に構築した遺伝子発現量の電位応答を測定できるレポーターアッセイ系を用いて、高電位と低電位に応答するプロモーターを同定した。また、“電位スイッチ”の概念（電気遺伝学）についてまとめた総説を発表した（Hirose et al., 2019）。（iii）については、S. oneidensis MR-1株を用いたMESプロセスの構築に向け、有用物質（3-ヒドロキシ酪酸等）を合成可能なMR-1変異株を構築した。またMR-1株の細胞外電子伝達系を高発現する変異株を作製し、本変異株が野生株よりも高い電気化学活性を示すことを実証した（Kasai et al., 2019）。
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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
S. oneidensis MR-1株を用いたMESプロセスの開発については、MR-1株に外来遺伝子を導入することにより、産業上有用な物質（3-ヒドロキシ酪酸等）の生産が可能になることを実証した。また、電位スイッチ（電気遺伝学）に利用可能な低電位および高電位応答性プロモーターを同定した（日本農芸化学会2020年度大会にて発表）。これらの知見は今後のMESプロセス開発の基盤となるものであり、研究計画はおおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はEABのトランスクリプトームおよびメタボロームの電位応答性を解析する。これまでにGC-MSを用いたメタボローム解析の実験系を確立しており、今後は電極電位の変化が代謝産物に与える影響を調べる予定である。また、電位応答性プロモーターと電極からの電子供給を組み合わせて目的物質の生産が促進されることを実証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの影響で年度末の出張がキャンセルになったため。次年度の旅費として使用する予定である。
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