研究課題
CO2を固定化して嫌気的に有機酸発酵するホモ酢酸菌と有機酸を高効率で油脂に変換する好気性海洋微生物オーランチオキトリウムとの複合培養系からなる「Gas-to-Lipidsバイオプロセス」を至適化するため、オミクス解析やゲノム編集技術を駆使した育種で当該微生物の極限性能を引き出し、実生産へ向けた学術的および技術的基盤を構築することを目的としている。本年度は、オーランチオキトリウムにおける酢酸代謝と脂質生産に関する特性を細胞内代謝物および遺伝子発現のオミクス手法によって解析し、育種標的候補遺伝子を選別した。細胞内に取り込まれた酢酸は速やかにアセチルCoAに変換されて脂肪酸合成の基質となるが、糖質代謝では活性化するペントースリン酸経路が酢酸代謝では低調であることなどから、補酵素NADPHの供給不足が推測された。また、脂肪酸分解に働く酵素系の活性化を促進する因子の亢進も認められ、育種標的となりうることが示された。これらの結果を通じて脂肪酸やカロテノイドの合成に対して特に効果が期待された標的遺伝子については、実際にCRISPR-Cas9とgRNAからなる複合体を導入して破壊し、脂肪酸生産性への正の効果を認めた。また、酢酸耐性の付与を目的として、まず野生株の固体培地での酢酸感受性を評価し、長期馴化に向けた方策を立てた。さらに、当該バイオプロセスを構成する微生物間の自然界における従属共生関係を推察するための解析戦略を創案した。
2: おおむね順調に進展している
当初予定していたオーランチオキトリウムの育種標的探索とゲノム編集による育種効果の検定および酢酸耐性の付与はいずれもほぼ想定通り進捗しており、さらに、微生物間の共生関係解析の裏付けとなる解析手法を創案できたため。
育種標的として選別した候補遺伝子を全てゲノム編集技術で検定し、特に有効と考えられる標的に対してのみ特許戦略的に有利なPlatinum TALENを適用して、実用株を樹立する。その適用株として酢酸耐性を高めた馴化株を取得する。また、共生関係解析を立案戦略に沿って進める。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)
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10.1016/j.jbiosc.2020.11.013
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