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2021 年度 実施状況報告書

フラビンタンパク質機能から紐解くAshbya gossypiiリボフラビン生産

研究課題

研究課題/領域番号 21K05390
研究機関静岡大学

研究代表者

加藤 竜也  静岡大学, 農学部, 教授 (00397366)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードフラビンタンパク質 / リボフラビン / Ashbya gossypii / アセト乳酸合成酵素
研究実績の概要

本年度は、まずターゲットとするフラビンタンパク質を選ぶために、Ashbya gossypiiリボフラビン過剰生産変異株におけるフラビンタンパク質の機能を野生株と比較した。過剰生産変異株において遺伝子の変異が認められた、4つのフラビンタンパク質(NADH脱水素酵素、コハク酸脱水素酵素、グルタチオン還元酵素、アセト乳酸合成酵素)の比活性を細胞破砕液で測定した。過剰生産株では、NADH脱水素酵素とコハク酸脱水素酵素の比活性が劇的に低下していたのに対し、グルタチオン還元酵素とアセト乳酸合成酵素の比活性は上昇していた。NADH脱水素酵素とコハク酸脱水素酵素の比活性が劇的に低下していたことは、過剰生産株のミトコンドリア膜電位が野生株に比べて減少していたことと一致していた。
次にそれらの酵素をコードする遺伝子発現量を、定量的逆転写PCRで解析した。NADH脱水素酵素(AgNDI1)とコハク酸脱水素酵素(AgSDH1とAgSDH2)、グルタチオン還元酵素遺伝子(AgGLR1)の発現量は、過剰生産株で劇的に上昇していたが、アセト乳酸合成酵素(AgIVL2)の発現量は、比活性が約20倍以上上昇していたのにもかかわらず、約2倍程度しか上昇していなかった。また過剰生産株では、リボフラビン生合成遺伝子(AgRIB1,2,3,4,5,7)の発現量が野生株に比べて数倍から数十倍上昇していた。
以上の結果より、リボフラビン過剰生産株ではアセト乳酸合成酵素の酵素活性が野生株より上昇しており、フラビンタンパク質としてリボフラビン過剰生産に関与していると推測された。

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1年目では、Ashbya gossypiiリボフラビン過剰生産株の様々なフラビンタンパク質の酵素活性を測定し、リボフラビン過剰生産と関連があると推測されるフラビンタンパク質を選択することを目的としていた。研究実績の概要にも表記しているが、リボフラビン過剰生産株においてアセト乳酸合成酵素の比活性が約20倍に上昇しており、アセト乳酸合成酵素をターゲットとして見出し目的は達成したといえる。

今後の研究の推進方策

今後はこのアセト乳酸合成酵素をコードする遺伝子(AgILV2とAgILV6)破壊株を構築し、リボフラビン生産への影響を確認するとともに、アセト乳酸合成酵素の阻害剤であるバリンなどを添加することでも、このアセト乳酸合成酵素とリボフラビン生産との関係を明らかにする。またSaccharomyces ceravisiaeにおいて、アセト乳酸合成酵素が細胞内の活性酸素種(ROS)のセンサーとして働いているという報告があるため、アセト乳酸合成酵素とROS、リボフラビン生産の関係を調べる。さらにフラビンタンパク質の普遍的な阻害剤であるdiphenyleneiodonium を用いて、フラビンタンパク質とリボフラビン生産との関係を、酵素活性や遺伝子発現の面から明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

バイオシェーカーを購入予定であったが、使用できるバイオシェーカーに目途がつき購入をしなかったため、差が生じた。今後の計画で予定よりも消耗品(抗体や阻害剤)の支出が増えるため、それらを購入するためにその差額分の予算を充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] Universiti Teknologi Malaysia (UTM)(マレーシア)

    • 国名
      マレーシア
    • 外国機関名
      Universiti Teknologi Malaysia (UTM)
  • [雑誌論文] Effects of sirtuins on the riboflavin production in Ashbya gossypii2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Azegami Junya、Kano Mai、El Enshasy Hesham A.、Park Enoch Y.
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 105 ページ: 7813~7823

    • DOI

      10.1007/s00253-021-11595-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of a proteasome inhibitor on the riboflavin production in <i>Ashbya gossypii</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Yokomori Ami、Suzuki Riho、Azegami Junya、El Enshasy Hesham A.、Park Enoch Y.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Microbiology

      巻: 132 ページ: 1176~1184

    • DOI

      10.1111/jam.15296

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Ashbya gossypii サーチュイン遺伝子破壊株の解析2022

    • 著者名/発表者名
      狩野 麻衣,畔上 純也,朴 龍洙,加藤 竜也
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [学会発表] Ashbya gossypii のリボフラビン生産とミトコンドリア フラビンタンパク質の関係2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 竜也,横森 愛美,朴 龍洙
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
  • [学会発表] サーチュインが制御するAshbya gossypiiのリボフラビン生産2021

    • 著者名/発表者名
      畔上純也, 狩野麻衣, 朴龍洙, 加藤竜也
    • 学会等名
      第73回日本生物工学会大会

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公開日: 2022-12-28  

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