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2012 年度 実施状況報告書

ピルビン酸低減清酒酵母のピルビン酸低減メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 24580117
研究種目

基盤研究(C)

研究機関佐賀大学

研究代表者

北垣 浩志  佐賀大学, 農学部, 准教授 (70372208)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード清酒 / 酵母 / ピルビン酸 / 低アルコール清酒 / ゲノム / 次世代シークエンサー
研究概要

低アルコール清酒を製造するときには、清酒醸造の途中で固液分離するが、その際にピルビン酸やαアセト乳酸が残存して貯蔵中に非酵素的にジアセチルに酸化的に脱炭酸されてしまう。生成したジアセチルはジアセチル臭を呈するため、低アルコール清酒の品質を低下させてしまっていた。そこでこの技術課題を解決するために、清酒酵母を突然変異処理後、ピルビン酸のミトコンドリアへの輸送阻害剤ethyl alpha-transcyanocinnamate耐性株を分離し、低ピルビン酸清酒酵母を育種してきた。しかしこの株においてピルビン酸の低減をもたらす遺伝子変異は明らかになっておらず、この研究成果のさらなる応用の障害となってきた。そこで本年度の研究においては、次世代ゲノムシークエンサーを用いて低ピルビン酸清酒酵母のゲノム解析を行った。その結果、3000個を超えるSNPが抽出されたが、低ピルビン酸でない清酒酵母のゲノムと比較することで低ピルビン酸をもたらす遺伝子変異として13個のSNPに絞り込むことができた。これらの遺伝子変異を含む遺伝子断片を親株に形質転換してethyl alpha-transcyanocinnamate耐性を調べることで、遺伝子変異を特定する予定である。これらの次世代ゲノム解析技術を使ったゲノム解析プロセスを日本生物工学会等で発表することで発酵業界で発酵微生物のゲノム解析のノウハウを共有することに務めた。

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

ピルビン酸低減清酒酵母の次世代ゲノムシークエンサーを使ったゲノム解析を行い、さらにその結果のin silico解析によりピルビン酸の低減をもたらす遺伝子変異の候補を13個にまで絞り込むことができたから。

今後の研究の推進方策

次世代ゲノムシークエンサーを使って得られたピルビン酸の低減をもたらす13個の遺伝子変異を含む遺伝子断片をPCRで増幅し、親株の清酒酵母に形質転換してピルビン酸のミトコンドリアへの輸送阻害剤ethyl alpha-transcynnamateへの耐性で選抜する。このことによりethyl alpha-transcynnamate耐性及びピルビン酸の低減をもたらす遺伝子変異が特定できると考えられる。

次年度の研究費の使用計画

酵母培養試薬、形質転換試薬、PCR酵素、分子生物学試薬、ピルビン酸及び有機酸解析消耗品等に用いる。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 4件) 図書 (4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Breeding researches of sake yeasts in Japan: History, recent technological advances, and future perspectives.2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagaki* and Katsuhiko Kitamoto
    • 雑誌名

      Annual Review of Food Science and Technology

      巻: 4 ページ: 215-235

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 加圧熱水処理セルロースに含まれるグリコールアルデヒドに耐性を持つ酵母の育種2013

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志、Lahiru N. Jayakody、林信行
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 71 ページ: 155-156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of sulfate ion as one of the key component of yeast spoilage of a sports drink through genome-wide expression analysis.2013

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody, Keisuke Tsuge, Akihiro Suzuki, Hitoshi Shimoi and Hiroshi Kitagaki
    • 雑誌名

      Journal of General and Applied Microbiology

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural determination of glucosylceramides in the distillation remnants of shochu, the Japanese traditional liquor, and its production by Aspergillus kawachii.2012

    • 著者名/発表者名
      Miyo Hirata, Keisuke Tsuge, Lahiru Jayakody, Yoshitaka Urano, Kazutaka Sawada, Shigeki Inaba, Koji Nagao and Hiroshi Kitagaki
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural and Food Chemistry

      巻: 60 ページ: 11473-82

    • DOI

      10.1021/jf303117e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perturbation of sphingolipid metabolism induces ER stress-mediated mitochondrial apoptosis in budding yeast2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kajiwara, Tetsuya Muneoka, Yu Watanabe, Takefumi Karashima, Hiroshi Kitagaki, and Kouichi Funato
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology

      巻: 86 ページ: 1246-61

    • DOI

      10.1111/mmi.12056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breeding of a high tyrosol-producing sake yeast by isolation of an ethanol-resistant mutant from trp3 mutant.2012

    • 著者名/発表者名
      Hisayoshi Soejima, Keisuke Tsuge, Takashi Yoshimura, Kazutaka Sawada and Hiroshi Kitagaki
    • 雑誌名

      Journal of the Institute of Brewing

      巻: 118 ページ: 264-268

    • DOI

      10.1002/jib.46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 佐賀大学における機能性食品研究推進・地場発酵産業振興の取り組み2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 90 ページ: 662-663

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 伝統発酵食品研究の新展開~微生物共生から探る~特集によせて2012

    • 著者名/発表者名
      古川壮一、北垣浩志、渡邉泰祐、上田賢志、森永康
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 90 ページ: 306

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial activity of sake brewery yeast affects malic and succinic acid production during alcoholic fermentation.2012

    • 著者名/発表者名
      Saori Motomura, Kenta Horie and Hiroshi Kitagaki
    • 雑誌名

      Journal of the Institute of Brewing

      巻: 118 ページ: 22-26

    • DOI

      10.1002/jib.7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of tolerance of Saccharomyces cerevisiae to hot-compressed water-treated cellulose by expression of ADH1.2012

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody, Kenta Horie, Nobuyuki Hayashi, and Hiroshi Kitagaki
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 94 ページ: 273-283

    • DOI

      10.1007/s00253-012-3918-2

    • 査読あり
  • [学会発表] 麹菌の生産したスフィンゴ脂質の酵母による取り込みの解析2013

    • 著者名/発表者名
      平田みよ、泉和輝、田島麻理恵、澤田和敬、柘植圭介、北垣浩志
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20130325-20130325
  • [学会発表] レドックス制御による新規バイオエタノール発酵阻害物質glycolaldehyde耐性増強2013

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody、林信行、北垣浩志
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20130325-20130325
  • [学会発表] Recent advances in engineering of a yeast strain resistance to Glycolaldehyde ;key fermentation2013

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody, Kenta Horie, Nobuyuki Hayashi, and Hiroshi Kitagaki
    • 学会等名
      1st Asia Future Conference
    • 発表場所
      タイ・バンコク
    • 年月日
      20130309-20130309
  • [学会発表] 焼酎粕・酒粕からのスフィンゴ脂質の検出とフラグメントイオン解析による構造決定2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20121025-20121025
    • 招待講演
  • [学会発表] 麹菌Aspergillus oryzaeを利用したエタノールの生産条件の検討2012

    • 著者名/発表者名
      齋藤茜、田島麻理恵、丸山潤一、北本勝ひこ、北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20121025-20121025
  • [学会発表] ミトコンドリアの自食作用(ミトファジー)阻害による酵母の発酵力増強2012

    • 著者名/発表者名
      城間祥大、泉知輝、Lahiru Jayakody、北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20121025-20121025
  • [学会発表] ピルビン酸低減清酒酵母のピルビン酸低減メカニズム解析2012

    • 著者名/発表者名
      福崎久誌、赤尾健、渡辺大輔、富永英徳、徳永直也、堀江健太、北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20121025-20121025
  • [学会発表] 酒粕からのスフィンゴ脂質の検出・定量と清酒の種類による比較2012

    • 著者名/発表者名
      高橋宏志朗、平田みよ、田島麻理恵、中畑絵里子、浦野義崇、稲葉繁樹、北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20121025-20121025
  • [学会発表] ミトコンドリア輸送に着目したピルビン酸低減清酒酵母の育種と実用化2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志
    • 学会等名
      酵母合同シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20120907-20120907
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアをターゲットとした低ピルビン酸清酒酵母の開発について2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志
    • 学会等名
      日本生物工学会市民フォーラム
    • 発表場所
      アバンセ佐賀
    • 年月日
      20120901-20120901
    • 招待講演
  • [学会発表] 酒かす・焼酎かすに含まれるスフィンゴ脂質の定量とMSによる分子構造決定2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志
    • 学会等名
      日本醸造学会
    • 発表場所
      北とぴあ
    • 年月日
      20120827-20120827
  • [学会発表] Improvement of tolarance of Saccharomyces cerevisiae to the hot compressed water treated cellulose by detoxification of glycolaldehyde ; a novel inhibitor of bioethanol production2012

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody, Kenta Horie, Nobuyuki Hayashi and Hiroshi Kitagaki
    • 学会等名
      International Congress on Yeasts2012
    • 発表場所
      University of Wisconsin, USA
    • 年月日
      20120817-20120817
  • [学会発表] Mechanism of suppression of pyruvate and acetolactate formation by use of yeast of modified mitochondrial transportation system2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagaki
    • 学会等名
      World Beer Congress
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      20120731-20120731
  • [学会発表] History, technologies and researches of sake-the traditional alcohol beverage of Japan-2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagaki
    • 学会等名
      Japan-Korea Joint Food Forum
    • 発表場所
      韓国全南大学
    • 年月日
      20120608-20120608
    • 招待講演
  • [図書] 清酒酵母2000年代の研究2013

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志(共同執筆)
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      清酒酵母・麹研究会
  • [図書] Identification of a novel fermentation inhibitor of bioethanol production, glycolaldehyde, and engineering of a yeast strain tolerant to hot-compressed water-treated cellulose.2013

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody, Nobuyuki Hayashi and Hiroshi Kitagaki*
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      Society for Applied Biotechnology
  • [図書] Materials and Processes for Energy2013

    • 著者名/発表者名
      Lahiru N. Jayakody , Nobuyuki Hayashi and Hiroshi Kitagaki
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      Formatex
  • [図書] 学問の新しい地平を拓く若手研究者たち2012

    • 著者名/発表者名
      北垣浩志(共同執筆)
    • 総ページ数
      231
    • 出版者
      朝日新聞出版社
  • [備考] 生産システム情報学分野

    • URL

      http://seisansystem.ag.saga-u.ac.jp/kitagaki.html

  • [産業財産権] 酵母のミトファジー機能破壊によるエタノール発酵能の増進方法2012

    • 発明者名
      北垣浩志
    • 権利者名
      佐賀大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-206092
    • 出願年月日
      2012-09-19

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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