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2010 年度 実績報告書

酢酸菌「酸化発酵」の分子基盤解析とそれに基づく「酸化発酵」能の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22380054
研究機関山口大学

研究代表者

松下 一信  山口大学, 農学部, 教授 (50107736)

研究分担者 藥師 寿治  山口大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (30324388)
キーワード酸化発酵 / 酢酸菌 / キノプロテイン / フラボプロテイン / 末端オキシダーゼ
研究概要

グリセロールからのジヒドロキシアセトン(DHA)発酵に関与するキノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)が,その他の酸化発酵,特にこれまでフラボプロテインが関与すると考えられていたケトグルコン酸発酵やソルボース発酵でもその中心として働いていることが明らかになった。本研究では,このGLDHを中心に複数の酵素が同一の発酵系に関与することの生理学的意義,それらの酵素が連結して機能する酸化発酵呼吸鎖の構造,さらに酸化生成物の資化に関わる膜輸送・資化酵素系の解析を含めて,「酸化発酵」の分子機構を全般的に明らかにしようとしている。以下,22年度に得られた成果をまとめる。(1)ソルボース発酵において中心で機能するGLDHはシアン感受性チトクロムbo_3に強くリンクしエネルギー生成に関与しているのに対し,培養後期に誘導されるフラボプロテイン・ソルボース脱水素酵素はシアン耐性オキシダーゼ(CIO)と連結し機能することが明らかになっている。今回,ケトグルコン酸発酵において2-ケトグルコン酸の生成資化に関与するフラボプロテイン・グルコン酸脱水素酵素が同様にCIOと強く連結して機能することが明らかになった。(2)GLDHが関与するDHA生成反応は,別のキノプロテイン・アルコール脱水素酵素(ADH)によるグリセリン酸生成反応と競合していることを明らかにし,GLDHおよびADHを別々に遺伝子破壊することで,グリセリン酸およびDHAの生成を増進できることを明らかにした。(3)ソルボースおよびDHAの資化に関与する細胞内資化系酵素ソルボースおよびDHA還元酵素のクローニング,精製,結晶化に成功し,現在,これらの構造・機能解析を進めている。(4)酸化発酵の1つに,キノプロテイン・キナ酸脱水素酵素の関与するデヒドロキナ酸発酵がある。この酵素遺伝子の解析を行うとともに,その発酵能力を利用したシキミ酸合成系の開発に成功した。(5)酢酸菌に4-ケトアラボン酸を生成する新規な「酸化発酵」系を見いだした。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2010 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Alcohol dehydrogenase of acetic acid bacteria, mode of action and applications in biotechnology2010

    • 著者名/発表者名
      Yakushi T, Matsushita K
    • 雑誌名

      App.Microbiol.Biotechnol.

      巻: 86 ページ: 1257-1265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular characterization and heterologous expression of quinate dehydrogenase gene from Gluconobacter oxydans IFO32442010

    • 著者名/発表者名
      A.S.Vangnail, 他4名
    • 雑誌名

      Biochemistry (Moscow)

      巻: 75 ページ: 452-459

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disruption of the membrane-bound alcohol dehydrogenase-encoding gene improved glycerol use and dihydroxyacetone productivity in Gluconobacter oxydans2010

    • 著者名/発表者名
      Habe H, 他6名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 74 ページ: 1391-1395

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acetic Acid Fermentation of Acetobacter pasteurianus : Relationship between Acetic Acid Resistance and Pellicle Polysaccharide Formation2010

    • 著者名/発表者名
      Kanchanarach W, 他5名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 74 ページ: 1591-1597

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of a Gluconobacter frateurii Mutant to Prevent Dihydroxyacetone Accumulation during Glyceric Acid Production from Glycerol2010

    • 著者名/発表者名
      Habe H, 他9名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 74 ページ: 2330-2332

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of 5-keto-D-gluconate reductase from Gluconobacter suboxydans IFO12528 complexed with 5-keto-D-gluconate and NADPH2010

    • 著者名/発表者名
      Kubota K, 他5名
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun.

      巻: 66 ページ: 1680-1682

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of Quinate to 3-Dehydroshikimate by Ca-Alginate-Immobilized Membrane of Gluconobacter oxydans IFO 3244 and Subsequent Asymmetric Reduction of 3-Dehydroshikimate to Shikimate by Immobilized Cytoplasmic NADP-Shikimate Dehydrogenase2010

    • 著者名/発表者名
      Adachi O, 他4名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 74 ページ: 1391-1395

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Production of 4-Keto-D-arabonate by Oxidative Fermentation with Newly Isolated Gluconacetobacter liquefaciens2010

    • 著者名/発表者名
      Adachi O, 他7名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 74 ページ: 2555-2558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective and High Conversion of D-Glucose to 5-Keto-D-gluoconate by Gluconobacter suboxydans2010

    • 著者名/発表者名
      Ano Y, 他4名
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 75 ページ: 586-589

    • 査読あり
  • [学会発表] Adaptation to higher temperature of thermotolerant Acetobacter pasteurianus useful for high temperature acetic acid fermentation2010

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Matsushita
    • 学会等名
      2^<nd> JSPS-NRCT Asian Core Program Joint Seminar
    • 発表場所
      Khon Kaen, Thailand(招待講演)
    • 年月日
      20101120-20101121
  • [学会発表] 耐熱性酢酸菌を使った酸化発酵による有用物質生産系の開発2010

    • 著者名/発表者名
      外山博英, 松下一信
    • 学会等名
      第62回日本生物工学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      ワールドコンベンションセンターサミット フェニックス・シーガイア・リゾート(宮崎市)(招待講演)
    • 年月日
      2010-10-27
  • [学会発表] キノプロテインの構造と機能:その特異な進化と機能特性2010

    • 著者名/発表者名
      松下一信
    • 学会等名
      第37回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-18
  • [図書] ビタミン総合辞典(日本ビタミン学会編)III7.ピロロキノリンキノン(PQQ)7.6ピロロキノリンキノン依存性酵素,pp.542-5452010

    • 著者名/発表者名
      松下一信, 他
    • 総ページ数
      648
    • 出版者
      朝倉書店
  • [備考]

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~oubi/

  • [産業財産権] 4-ケトアラボン酸,4-ケトアラビノース及びそれらの製造方法2010

    • 発明者名
      足立収生, 他3名
    • 権利者名
      山口大学・ラプラタ大学
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-270314
    • 出願年月日
      2010-12-03
  • [産業財産権] 酵素機能電極およびバイオセンタおよび燃料電池2010

    • 発明者名
      福田裕章, 他3名
    • 権利者名
      デンソー・山口大学
    • 産業財産権番号
      特許,特許第4588649号
    • 出願年月日
      2010-09-17

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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