研究課題
本研究では、H. elongata が高塩濃度下で優先的にエクトイン(ECT)を生合成するための鍵となるアミノ酸(AA)代謝制御機構を解明することを目的とした。特に本研究では、ECT生合成系を欠失したH. elongata KA1株を親株として、ECT以外のAA類が過剰蓄積した突然変異株を選抜し、変異遺伝子が関与するECT生合成に最適化されたAA代謝制御機構を解明して応用することにより、廃バイオマス中のC・N源をECT等の機能性AA類に再資源化するリサイクルバイオ技術の基盤を構築することを目的とした。H. elongata OUT30018株を細胞工場とすることにより、廃棄バイオマスとして、醤油粕の加水分解物や不揮発性腐敗アミンであるヒスタミンやチラミンからECTを生産できることが明らかとなった。また、H. elongata OUT30018株のECT生合成系を欠失させたH. elongata KA1株を親株として、ECT以外のAA類が過剰蓄積した突然変異株を選抜した結果、グルタミン酸過剰蓄積能を示す自然突然変異株であるH. elongata GOP株を分離することに成功した。さらに、H. elongata KA1株にグルタミン酸脱炭酸酵素(Gad)を導入することにより、γ-アミノ酪酸(GABA)を生産するH. elongata GOP-Gad株を創製した。また、次世代シーケンサを用いて、H. elongata OUT30018株とGOP株との全ゲノム配列の比較解析を行い、自然突然変異株のGOP株ゲノム上における点変異部位の探索を開始した。来年度は、H. elongata OUT30018株とGOP株との比較ゲノム解析により同定した点変異が挿入された遺伝子の機能解析を試みる。
2: おおむね順調に進展している
本年度の成果により、H. elongataを細胞工場とすることにより、タンパク質系廃バイオマスをエクトイン等のアミノ酸類を効率的に再資源化するリサイクルバイオ技術の実現可能性が示された。また、高塩濃度下でエクトインではなく、グルタミン酸を過剰蓄積する突然変異株であるGOP株の取得に成功し、さらにグルタミン酸脱炭酸酵素(Gad)を生産する組換えH. elongata GOP-Gad株を創製することにより、GABAを生産するH. elongataを細胞工場を創製することができた。さらに、H. elongata OUT30018株とGOP株の全ゲノム配列の比較解析を行うことにより、GOP株ゲノム上の点突然変異部位の探索を開始することができた。
2019年度に次世代シーケンサを用いたドラフトゲノム解析を行ったH. elongata OUT30018株とH. elongata GOP株の2株のゲノム情報を用いた比較ゲノム解析を実施し、グルタミン酸過剰蓄積に重要な機能を担っている鍵遺伝子の点変異部位の同定を行う。同定されたグルタミン酸代謝に関わる鍵遺伝子の機能解析を行い、H. elongata OUT30018株におけるグルタミン酸代謝制御機構の解明を目指す。また、グルタミン酸供給系の強化により、H. elonata GOP-GAD株におけるGABA生産能力の強化を試みる。
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IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
巻: 439 ページ: 012001～012001
https://doi.org/10.1088/1755-1315/439/1/012001
https://nakayamalab.com
https://researchmap.jp/nakayamah/
