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合成生物学分野では、有用物質生産を目的として、人工的に設計した代謝生合成経路を微生物に導入する研究が盛んに行われている。しかし、内在代謝経路への中間体の流出や、外来代謝経路による補酵素の一方的な消費による酸化還元バランスの破綻、代謝経路に係る物質の毒性や不安定性などの理由により、十分な合成量が得られない場合が多々ある。本研究課題では、代謝経路全体を細胞内の微小空間内に区画化することにより、中間体の蓄積や内在酵素による副産物の生成を抑制し、更には、代謝経路に必要な補酵素の再生経路を微小空間内に内包することで、微小空間内での生合成反応を持続可能にする合成生物学ツールの開発を目指す。具体的には、細胞小器官が存在しない原核生物における代謝経路全体の人工的な区画化を目標として、天然型微小区画を材料に、その内在酵素を変更することで、より汎用性の高い補酵素再生経路を持つ基盤微小区画の構築を行い、副産物生成が課題となっている汎用化成品原料の生合成経路の区画化を目指す。令和３年度は、大腸菌における、微小区画殻タンパク質と、微小区画内包シグナルを付加したGFPタンパク質の共発現を行った。組換え大腸菌細胞の蛍光顕微鏡観察により、その共局在を確認した。今後、組換え大腸菌からの微小区画の精製を行い、GFPタンパク質の微小区画への内包を生化学的に確認してゆく予定である。また、合成生物学分野において汎用性の高い補酵素再生経路を持つ基盤微小区画を構築するための酵素遺伝子２種類、及び、副産物生成が課題となっている汎用化成品原料の生合成経路遺伝子７種類のクローニングを完了した。現在、これらの遺伝子のオペロン化を行っている。
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