| 研究課題/領域番号 |
19K23670
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
古林 真衣子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90849895)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| キーワード | アポカロテノイド / カロテノイド / 生合成工学 / 天然化合物 |
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| 研究実績の概要 |
アポカロテノイドはカロテノイドが切り取られた構造をもつ分子の総称であり、多様な生物活性をもつ天然化合物の一群である。その多くは植物ホルモン・香料・ビタミンなど多彩な機能をもつことからも、更なる新規分子構造の探索が望まれている。アポカロテノイド生合成の最初のステップは、カロテノイドを切断する「カロテノイド酸化開裂酵素(Carotenoid Cleavage Oxygenase, CCO)」により触媒され、様々な生物種から多様な基質特異性を示すものがみつかっている。本研究では、各種カロテノイドを生合成する組替大腸菌に、異種由来の様々な特異性をもつCCO遺伝子を掛け合わせて発現・進化工学し、天然・非天然アポカロテノイド多様性を生み出すことを目指す。
本年度は、昨年度作製した計24種のカロテノイドオペロンをそれぞれ導入した大腸菌に、多様な異種生物由来のCCOをかけあわせて発現させ、従来報告された反応とは違う新たなCCO反応による新規アポカロテノイド分子が生産されるかを調べた。まず多様な生物からのCCO遺伝子を集めるクローニングを行った。微生物由来CCOは微生物バンクから増殖させた細菌ゲノムから遺伝子を増幅させ、また植物や菌類由来のCCOはコドン最適化をした遺伝子の全合成を行った。これらを昨年度作製した発現制御コンストラクトに組み込んだ。これを用いて複数のカロテノイド経路を掛け合わせて発現させたところ、特に、微生物由来のあるCCOを用いた場合に、これまで確認されていなかったカロテノイドを基質として用いて新たなアポカロテノイドを見出した。また、これ並行して新たなカロテノイドオペロンの作成にもとりかかり、特に植物のつくるビオラキサンチンなどのカロテノイドを大腸菌内で効率よくつくりだすオペロンを整備することができた。
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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
本年度は計画どおり多様な生物由来のCCO遺伝子をDNA全合成等により準備し、様々なカロテノイドとかけあわせた。その中から、既報には報告されていない新たなCCO-カロテノイド反応を確認することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回確認した新たなアポカロテノイドを生産するCCO酵素に特に注目した進化分子工学やタンパク質工学、発現制御調整を行い、更に活性が上がるか、基質選択性が変わるかについて調査する。また、今回使用した他のCCO酵素についても、より高い発現量を試みること、または進化分子工学を行うことにより、見逃しているものがないかを調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
在宅勤務が増えて実験時間が減少し、購入する実験消耗品も減少したため、繰越が生じた。
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