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2016 年度 実績報告書

mRNA fluxの改変による酵母アルコール発酵能とストレス耐性の飛躍的改良

研究課題

研究課題/領域番号 26292039
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

井沢 真吾  京都工芸繊維大学, その他部局等, 准教授 (10273517)

研究分担者 杉山 峰崇  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80379130)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードBTN2 / BDH2 / ADH7 / VFH1 / vanillin / ethanol stress / translation repression / yeast
研究実績の概要

高濃度エタノールやグルコース飢餓、バニリンなどのバイオマス由来発酵阻害物質は酵母の翻訳活性を極端に低下させる。そのため、多くの遺伝子は転写が活性化されても翻訳産物の新規合成が行われず、その発現は抑制されてしまう。これらの翻訳抑制を引き起こすストレス下では、不要不急のmRNAが細胞質中のP-bodyやstress granuleに隔離される一方で、ストレスへの対処に必要とされるごく一部のmRNA は優先的・選択的にリボソームで翻訳されることが知られている。これまでに、高濃度エタノールやバニリンなどによる翻訳抑制下で優先的に翻訳されるmRNA (BTN2, ADH7, BDH2, VFH1など)を同定した。興味深いことに翻訳抑制下での優先的翻訳は、転写産物mRNA上の塩基配列ではなく、プロモーター領域内のDNA塩基配列(cis-エレメント)に依存したものである。そのため、ADH7, BDH2, BTN2, VFH1各遺伝子のプロモーターを用いて新たな遺伝子発現系を構築し、翻訳抑制ストレス下で他の遺伝子の発現を誘導することに応募者らは成功した。また、バニリンなどの発酵阻害物質に対する耐性を改善することにも成功した。翻訳されるか否かという転写後のmRNAの運命までもがプロモーターによって左右されるのは一見不可解だが、RNA結合タンパク質(RBP)が介在することで合理的な説明が可能である。事実、複数のRBP欠損株では、高濃度エタノールによるBTN2の優先的な翻訳が行われないことを確認した。今後は、今回見出したRBP欠損株の情報を足がかりに、醸造関連ストレス下における優先的翻訳の分子制御機構の解明に取り組み、醸造・発酵分野におけるその有用性を実証する予定である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Trans 18-Carbon Monoenoic Fatty Acid Has Distinct Effects from Its Isomeric cis Fatty Acid on Lipotoxicity and Gene Expression in Saccharomyces cerevisiae.2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, VTA. Nguyet, S. Kato, Y. Arii, T. Akino, S. Izawa
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 123 ページ: 33-38

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.07.006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The yeast ADH7 promoter enables gene expression under pronounced translation repression caused by the combined stress of vanillin, furfural, and 5-hydroxymethylfurfural2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishida, T. T. M. Nguyen, S. Izawa
    • 雑誌名

      J. Biotechnol.

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1016/j.jbiotec.2017.04.024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prioritized expression of BDH2 under bulk translational repression and its contribution to tolerance to severe vanillin stress in Saccharomyces cerevisiae.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishida, TTM. Nguyen, S. Kitajima, and S. Izawa
    • 雑誌名

      Front. Microbiol.

      巻: 7 ページ: 1059

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.01059

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorescence microscopic analysis of antifungal effects of cold atmospheric pressure plasma in Saccharomyces cerevisiae.2016

    • 著者名/発表者名
      K. Itooka, K. Takahashi, S. Izawa
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 100 ページ: 9295-9304

    • DOI

      10.1007/s00253-016-7783-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prioritized expression of BTN2 of Saccharomyces cerevisiae under pronounced translation repression induced by severe ethanol stress.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamauchi, S. Izawa
    • 雑誌名

      Front. Microbiol.

      巻: 7 ページ: 1319

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.01319

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of protein production via the strong DIT1 terminator and two RNA-binding proteins in Saccharomyces cerevisiae.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, T. Kitagawa, M. Yamanashi, S. Katahira, S. Izawa, K. Irie, M. Furutani-Seiki, and T. Matsuyama
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 ページ: 36997

    • DOI

      10.1038/srep36997

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The histone deacetylase gene Rpd3 is required for starvation stress resistance.2016

    • 著者名/発表者名
      E. Nakajima, K. Shimaji, T. Umegawachi, S. Tomida, H. Yoshida, N. Yoshimoto, S. Izawa, H. Kimura, M. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 11 ページ: e0167554

    • DOI

      10.1371/journal. pone.0167554

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バイオマス由来発酵阻害物質ストレス下におけるADH7の優先的翻訳とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      石田陽子、T.T.M. Nguyen、井澤真吾
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学、京都
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 酢酸ストレスによる酵母小胞体ストレス応答の誘導2017

    • 著者名/発表者名
      河添希美、木俣行雄、井澤真吾
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学、京都
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマによる真菌殺菌機構に関する研究:protein quality controlに及ぼす影響の解析2017

    • 著者名/発表者名
      糸岡洸樹、木俣行雄、井澤真吾
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学、京都
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Prioritized gene expression in Saccharomyces cerevisiae undere pronounced translation repression caused by severe ethanol stress2016

    • 著者名/発表者名
      S. Izawa
    • 学会等名
      14th International congress on yeasts
    • 発表場所
      Awajishima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] The prioritized expression of BDH2 under bulk translation repression and its contribution to vanillin tolerance in Saccharomyces cerevisiae2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishida, T.T.M. Nguyen, S. Izawa
    • 学会等名
      14th International congress on yeasts
    • 発表場所
      Awajishima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] VIE1, a novel yeast gene that can be preferentially translated in the presence of lignocellulosic biomass conversion inhibitors2016

    • 著者名/発表者名
      T.T.M. Nguyen, S. Izawa
    • 学会等名
      14th International congress on yeasts
    • 発表場所
      Awajishima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] A yeast gene that can be preferentially expressed under translation repression caused by severe ethanol stress2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kato, Y. Yamauchi, S. Izawa
    • 学会等名
      14th International congress on yeasts
    • 発表場所
      Awajishima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of severe ethanol stress on the septic-localization and morphology of Saccharomyces cerevisiae2016

    • 著者名/発表者名
      S. Homoto, S. Izawa
    • 学会等名
      14th International congress on yeasts
    • 発表場所
      Awajishima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 高濃度エタノールによる細胞形態異常とセプチン構成因子の局在変化2016

    • 著者名/発表者名
      穂本聖奈、井沢真吾
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第49回研究報告会
    • 発表場所
      シーサイドホテル舞子ビラ神戸、兵庫
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-15
  • [学会発表] 高濃度エタノールストレス下で優先的に翻訳される遺伝子BTN2の解析2016

    • 著者名/発表者名
      加藤沙枝、山内雪菜、井沢真吾
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第49回研究報告会
    • 発表場所
      シーサイドホテル舞子ビラ神戸、兵庫
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-11
  • [学会発表] バニリンによる翻訳抑制ストレス下でのBDH2の優先的発現とその応用2016

    • 著者名/発表者名
      石田陽子、T.T.M. Nguyen、井沢真吾
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第49回研究報告会
    • 発表場所
      シーサイドホテル舞子ビラ神戸、兵庫
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-11
  • [備考] 京都工芸繊維大学 応用生物学部門 微生物工学研究室 酵母グループ

    • URL

      http://kityeast.wixsite.com/kit-yeast-group

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公開日: 2018-01-16  

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