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2023 年度 研究成果報告書

人工合成細菌叢による高活性代謝システムの創出

研究課題

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研究課題/領域番号 22K14546
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

相馬 悠希  九州大学, 農学研究院, 助教 (80781955)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード合成生物学 / 代謝工学 / 進化工学 / 細菌叢
研究成果の概要

本研究では,「相利共生型の人工合成細菌叢」の増殖速度を選抜指標とする革新的酵素スクリーニング法の開発に取り組んだ.単独では増殖できない遺伝子欠損株同士が代謝物を相互供与することで増殖可能となる相利共生型の人工合成細菌叢を構築した.この様な細菌叢では,代謝物の相互供与の活性が高いほど細菌叢全体が「共増殖」する速度が高くなる特性があるため,代謝物の相互供与に寄与する酵素の活性の優劣を,細菌叢の「共増殖速度」で評価できる.いくつかのモデル細菌叢で代謝物相互供与を担う代謝酵素にランダム変異を導入した結果,野生型の細菌叢を上回る共増殖速度を示す変異型の細菌叢を獲得し,実際に酵素活性の向上が確認された.

自由記述の分野

合成生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

酵素進化工学において効率的に高活性酵素を獲得するには,全変異体数に対するスクリーニング系の網羅性とスループットが十分に高いことが求められる.本研究では,微生物培養液の濁度を計測するだけで簡便に標的酵素の活性を疑似的に評価する手法を開発した.これにより,プレートリーダーなどの既存設備を使用して省力・省コストでハイスループットな酵素活性スクリーニングを実現した.また,微生物の相利共生における代謝物の相互供与に関与する各種パラメータ (酵素活性・酵素発現量・菌体量比・供与代謝物利用における化学量論,等) を精密にコントロールすることで,菌叢としての表現型に与える影響を精細に解析することに成功した.

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公開日: 2025-01-30  

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