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本研究では、バイオリファイナリーにおける高付加価値生産物であるキシリトールの微生物生産を対象に、キシリトール生産菌Candida magnoliaeのエネルギー代謝系に着目して、中枢代謝の活性化によるキシリトール生産の効率化を目指す。キシリトール生産菌C.magnoliaeに、FoF_1-ATPアーゼ変異を導入することによりエネルギー代謝を改変し、キシリトールからキシルロースへのフラックスを酸素供給に依存せずに削減することを試みた。しかしながら呼吸代謝系を阻害することにより、菌の生育が大きく阻害されることが明らかとなった。そこで次に中枢代謝を律速する酸素供給速度を制御することによりキシリトール生産を向上させることを試みた。すなわち、キシリトール生合成系と解糖系、TCAサイクル、ペントース・リン酸系、呼吸鎖からなる代謝反応モデルを構築し、酸素供給速度を変化させることによりキシリトール収率がどのように変化するか検討した。その結果、キシリトール収率は酸素供給速度の影響を大きく受け、酸素供給速度が課題となると収率が大幅に低下することが明らかとなった。最な酸素供給条件は、ペントース・リン酸系から生成するNADPHが全量、キシロースのキシリトールへの還元に用いられる条件であった。
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