| 研究課題/領域番号 |
19K15726
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
永久保 利紀 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特別研究員 (20826961)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 膜小胞 / ミコール酸含有細菌 / 物質生産 |
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| 研究実績の概要 |
当該年度は、有用物質生産菌として知られるCorynebacterium glutamicumが細胞外に放出する膜小胞の応用基盤構築に向けた取り組みを進めた。代表者は前年度までに上記微生物における膜小胞の形成経路が複数存在することを見出しており、本成果を含む論文が海外学術誌に掲載された(doi: 10.1016/j.isci.2020.102015、代表者が筆頭著者)。上記の研究成果に基づいて、当該年度は上記膜小胞を物質生産における排出経路として応用するための基盤とするターゲット分子候補を選抜した。具体的には、それぞれの膜小胞に含まれるタンパク質の組成を質量分析により決定し、試験した全ての培養条件において膜小胞に著量に蓄積するタンパク質を同定した。このタンパク質は本菌の生育段階の初期から終期にかけて安定して膜小胞画分に存在する膜タンパク質であった。このタンパク質を合成しない変異株を構築したところ、本菌株の膜小胞放出量や諸培養条件における生育速度は野生株のそれらと同程度であった。以上の結果から、異種タンパク質を膜小胞に蓄積させて細胞外に放出する新規タンパク質発現システムにおける足場タンパク質として、本タンパク質が利用できる可能性があることが示唆された。さらに、種々の生化学的解析により、本菌の細胞膜に局在することが知られている二次代謝産物が上記膜小胞に蓄積しており、特定の培養条件においてその蓄積量が大きく上昇することも見出した。以上の研究成果は、本研究課題が目的とする膜小胞を物質生産に応用するための基盤構築において重要となる知見である。
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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
本研究課題の進捗状況は、概ね順調である。本研究課題の開始時点から2年次までに得られた結果に基づいて執筆した論文が、海外学術誌に受理および掲載された。これは、当初の計画では3~4年次に到達すると見込んでいた研究成果であ。現在は、上記の研究成果で得られた知見を、本研究課題の目的である膜小胞を利用した物質生産へと応用するための取り組みを進めており、その足がかりとなる分子を絞り込むことに成功している。したがって、本研究課題は当初の目的および計画に沿って順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当該年度においては、本研究課題の目的である膜小胞の物質生産への応用に向けた具体的な取り組みを進めていく。前年度までに、Corynebacterium glutamicumが細胞外に放出する膜小胞に著量蓄積する膜タンパク質や代謝産物を同定していたため、これらの生体分子を含む膜小胞の諸性質や応用可能性についての検討を進める。膜小胞に蓄積する膜タンパク質については、異種生物由来の蛍光タンパク質をモデルとして、融合タンパク質発現系を構築し、膜小胞を利用した異種発現システムにおける足場としての上記タンパク質の有用性を評価する。膜小胞および細胞における上記の融合タンパク質の局在や安定性についても検討する。
また、膜小胞に著量に蓄積する代謝産物を合成しない変異株の構築にも取り組み、本変異株の生育やストレス耐性などを評価する。野生株由来の膜小胞において上記代謝産物が多く蓄積する条件を最適化し、その条件における膜小胞の生化学的諸性質について解析する。これらの取り組みによって得られる知見は、様々な有用物質の生産者である本菌に関して蓄積された代謝工学的な知見と融合させることで、膜小胞を特定の代謝産物の新規排出経路として物質生産に応用するための基盤技術の構築につながる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度は、新型コロナウイルス感染拡大に伴い移動制限および約２ヶ月の実験停止などの研究活動制限の措置が取られたため、支出額が当初の想定を下回った。次年度は、当該年度に比べて緩い制限措置が取られることが見込まれるため、当該助成金を用いて、当該年度に実施できなかった実験や受託解析を行う。
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| 備考 |
科学新聞第3812号（2021年2月5日）に紹介記事が掲載された。
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