海洋バイオマスであるキチンを分解し、水素を高生産する嫌気性細菌Clostridium paraputrificum M-21株の水素ガス生産経路の解明と水素生産増強を目的として、ゲノム解析から予測される代謝系の遺伝子を破壊して、菌体の増殖速度への影響や代謝産物の解析を行った。以前の研究から水ガス生産が増加することが確認されている乳酸デヒドロゲナーゼ遺伝子LDHの破壊株について、培養条件を変えてタイムコースで代謝産物を詳細に解析した。その結果、野生株でも静置培養よりも、時々撹拌することでガスの生産が増加すること、LDH破壊株ではさらにガスの生産が増加し、嫌気瓶による100mLの培養液から水素約170mLが回収できた。また、野生株とLDH破壊株で、増殖速度やガス生産速度に差はないが、LDH破壊株は対数増殖器後期からもガスを生産し続けることが分かった。アルコール代謝経路の解析では、エタノールを生産する遺伝子ALDH/ADH遺伝子がブタノールの生産にも働いていることがALDH/ADH遺伝子の破壊からわかった。さらに、酪酸キナーゼ、酪酸リン酸トランスフェラーゼ遺伝子オペロンが酪酸生産に働くこと、酢酸生産に働くのは酢酸キナーゼ、酢酸リン酸キナーゼ遺伝子のみではないことが示された。水素を生産する経路として注目したピルビン酸をアセチルCoAに変換する酵素遺伝子(PFO)を破壊する株は得られなかったが、一方で、この経路と並列して存在するピルビン酸ギ酸リアーゼ遺伝子を破壊できたことから、PFO経路が生育にとって必須であることが示された。セルロース分解をする嫌気性細菌C. josuiについて、セルロース分解に重要なセロビオハイドロラーゼ遺伝子の機能解明のため、ClosTron法による遺伝子破壊用のプラスミドを構築した。
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