微生物におけるC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22310046
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 由里本 博也 京都大学, 農学研究科, 准教授 (00283648)
• 研究分担者: 阪井 康能 京都大学, 農学研究科, 教授 (60202082) ; 奥 公秀 京都大学, 農学研究科, 助教 (10511230)
• キーワード: メタン / メタノール / ホルムアルデヒド / C1微生物 / メタン資化性細菌 / メタノール資化性酵母 / メタノール資化性細菌 / 代謝制御

研究概要

メタンやメタノール、ホルムアルデヒド(HCHO)などのC1化合物を利用する微生物のC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発を目的に、以下の3項目に関する研究を行った。
1. ホルムアルデヒド代謝機能強化による高機能メタン資化性細菌の創出と利用
メタン資化性細菌Methylococcus capsulatusおよびMethylovulum miyakonenseでは、HCHO資化経路であるリブロースモノリン酸経路の鍵酵素(Hps, Phi)をコードする遺伝子が、オペロン型と融合型の2種存在しており、それぞれが活性型酵素をコードしていることを示すとともに、それぞれの遺伝子産物の細胞内局在性を明らかにした。また新規に取得したメタン資化性細菌Methylosinus sp.において、接合伝達による形質転換系を構築した。
2. HCHO代謝機能強化によるメタノール資化性菌有用物質生産系の高効率化
メタノール資化性酵母の本酵母のHCHO応答性遺伝子発現に関わる因子として単離したMsn5pの遺伝子破壊株の取得に成功し、本破壊株がメタノール培養時に若干の生育阻害を受けること、ホルムアルデヒド感受性が高くなることを見出した。メタノール資化性細菌由来のHpsの結晶構造を明らかにした。Methylobacterium extorquensにHps-Phi人工融合酵素を発現させ、発現レベルの最適化と様々な培養条件における生育評価を進めている。
3. HCHO検出セルセンサーの開発と植物によるHCHO吸収・除去
枯草菌のHCHO応答性プロモーターを用いるHCHO検出センサーについて、転写開始点付近の配列を最適化する等、検出感度の向上を試みた。Hps-Phi人工融合酵素の観用植物(ゼラニウム)における発現に成功し、HCHOを吸収できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] 光合成経路と相性のよいホルムアルデヒド固定反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 由里本博也、阪 井 康 能
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 69 ページ: 46-48
• [雑誌論文] Methylovulum miyakonense gen.nov., sp.nov., a novel type I methanotroph from a forest soil. (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Iguchi, H.Yurimoto, Y.Sakai.
  • 雑誌名: Int.J.Syst.Evol.Microbiol. 巻: 61 ページ: 810-815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trm2p-dependent derepression is essential for methanol-specific gene activation in the methylotrophic yeast Candida boidinii (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sasano, H.Yurimoto, M.Kuriyama, Y.Sakai.
  • 雑誌名: FEMS Yeast Res. 巻: 10 ページ: 535-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular characterization of two genes with high similarity to the dihydroxyacetone synthase gene in the methylotrophic yeast Pichia methanolica. (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakagawa, S.Fujimura, T.Ito, Y.Matsufujii, S.Ozawa, T.Miyaji, J.Nakagawa, N.Tomizuka, H.Yurimoto, Y.Sakai, T.Hayakawa.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 巻: 74 ページ: 1491-1493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peroxisomal catalase gene in the methylotrophic yeast Pichia methanolica. (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakagawa, K.Yoshida, A.Takeuchi, T.Ito, S.Fujimura, Y.Matsufujii, N.Tomizuka, H.Yurimoto, Y.Sakai, T.Hayakawa.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 巻: 74 ページ: 1733-1735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of an HPS/PHI fusion enzyme, from Mycobacterium, gastri in, chloroplasts of geranium enhances its ability to assimilate and phytoremediate formaldehyde. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z.Song, I.Orita, F.Yin, H.Yurimoto, N.Kato, Y.Sakai, K.Izui, K.Li, L.Chen.
  • 雑誌名: Biotechnol.Lett. 巻: 32 ページ: 1541-1548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soluble and particulate methane monooxygenase gene clusters in the type I methanotroph Methylovulum miyakonense HT12. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Iguchi, H.Yurimoto, Y.Sakai.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol.Lett. 巻: 312 ページ: 71-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of 3-hexulose-6-phosphate synthase, a member of the orotidine 5'-monophosphate decarboxylase suprafamily. (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Orita, A.Kita, H.Yurimoto, N.Kato, Y.Sakai, K.Miki.
  • 雑誌名: Proteins 巻: 78 ページ: 3488-3492
  • 査読あり
• [雑誌論文] C1微生物と植物の相互作用と炭素循環-代謝生化学・分子細胞生物学からの理解- (2010)
  • 著者名/発表者名: 由里本博也、阪井康能
  • 雑誌名: 植物の生長調節 巻: 45 ページ: 125-131
• [学会発表] Gene organization and function of the RuMP pathway enzymes in methanotrophs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Molecular Basis of Microbioal One-Carbon Metabolism
  • 発表場所: Lewiston, ME (USA)
  • 年月日: 20100801-20100806
• [学会発表] Biotechnological application of metabolic functions in C_1-microorganisms (2010)
  • 著者名/発表者名: Yurimoto, H.
  • 学会等名: The 5th Japan-Finland Biotechnology Symposium
  • 発表場所: Turku (Finland)招待講演
  • 年月日: 2010-06-10
• [産業財産権] メタン酸化菌に対して用いられるメタン酸化活性向上剤、及びその利用 (2010)
  • 発明者名: 阪井康能、井口博之、由里本博也
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 特願2010-183287
  • 出願年月日: 2010-08-18