わずかな通電で酵素活性と遺伝子発現をそれぞれ制御可能なON/OFFスイッチの開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25630381
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 福田 秀樹 神戸大学, その他部局等, その他 (30263396)
• 研究分担者: 田中 勉 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90436551)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 代謝改変

研究概要

本年度は、主に代謝経路に存在する酸化還元酵素に関する酵素の評価を行った。代謝経路改変により、アルコールや有機酸などの有用物質が生産できるようになった。これらはその生成経路、代謝経路において酸化還元反応を必ず必要としており、その反応を担う酵素、補酵素の酸化還元バランスが崩れることがほぼ全ての物質生産においてボトルネックである。これらの酵素反応は酸化還元、つまり電子の授受であるため、通電によりその酵素活性を大きく変化できると予想される。これまで有用物質生産に用いられてきた酵素に対し、通電が酵素活性に与える影響を評価した。通電とともに活性がどのように変化するかをモデルとしてグルコースオキシダーゼを用いて評価した。電極表面に酵素を固定化した条件、および電解液に酵素をけんだくさせた条件のそれぞれにおいて、酵素活性を評価したところ、電流値に対して活性が変化することがわかった。しかし、活性値の変化を再現よく測定することが予想以上に困難であったが、実験条件を修正することで多少ではあるが再現性を向上させることができた。現在は、他の酸化還元酵素に対して同様の評価を進めているところである。また、通電条件下で培養した微生物の代謝を評価するための基盤技術も平行して構築を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

電気化学測定の評価系構築、特に再現性の向上に予想以上に時間がかかったため、当初の予定よりもやや遅れている。しかし、構築したこの評価システムを用いることで、今後は予定通りに研究を進めることができると考えられる。

今後の研究の推進方策

構築した評価系を用いて酵素活性および菌体内の活性を評価する。さらに、物質生産系と融合させた評価も試みる。