2016 Fiscal Year Annual Research Report
有用物質高生産性麹菌の造成を目指したカーボンカタボライト抑制関連因子の機能解析
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15J01917
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
一瀬 桜子 東北大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | Aspergillus oryzae / カーボンカタボライト抑制 / 有機酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
麹菌Aspergillus oryzaeにおけるカーボンカタボライト抑制（CCR）制御機構の解明を目指して、以下の研究を行った。
1、CCR制御における脱ユビキチン化酵素CreB及びWD40リピートタンパク質CreCの機能解析：野生株及びcreC破壊株におけるCreBの遺伝子発現量及び安定性を解析した。その結果、CreBはCCR条件下と比較して脱CCR条件下において遺伝子発現量の増加及び安定性の向上が認められた。一方creC破壊株において、creB遺伝子の発現量は野生株よりも増加するものの、脱CCR条件下においてCreBは野生株よりも不安定化することが観察された。以上の結果より、CreBは脱CCR条件下において発現が誘導され機能し、さらにCreCによっての安定性及び転写の制御を受けていることが明らかになった。
2、CCR関連因子による有機酸生産制御への関与：これまでにYP培地においてcreA及びcreBの単独及び二重破壊株は、野生株よりもα-アミラーゼ活性が向上することを報告した。しかし、ポリペプトンを窒素源とした最小培地では、creA破壊株のみが野生株よりも著しく低いα -アミラーゼ活性を示した。その原因として、creA破壊株では野生株よりも培養上清のpHが低下しており、マイクロアレイ解析の結果、有機酸の生合成遺伝子の発現量が増加していた。このことから、creA破壊株では培養上清中の有機酸の量が増加したことで培養上清のpHが低下し、α-アミラーゼが失活したことが示唆された。一方、creA/creB二重破壊株ではcreB破壊株と同様にpHの低下は観察されなかったことから、CreBはCreAのサプレッサーとして機能することが示唆された。以上の結果から、CreA及びCreBは有機酸の生産制御に関与し、さらにCreAとCreBではそれぞれ制御機構が異なることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
麹菌におけるCCR制御機構の解明を目指し、CCR関連因子である転写因子CreA、脱ユビキチン化酵素CreB及びWD40リピートタンパク質CreCの機能解析を行った。
今年度はタンデムアフィニティ精製法を用いてCreBの制御下因子を同定する予定であったが、現在は精製段階の条件検討中であり、同定にまでには至らなかった。しかし、CreBの機能解析の結果、CCR条件下において機能すると報告されているモデル糸状菌A. nidulansのCreBとは異なり、麹菌のCreBは脱CCR条件下で機能することを明らかにした。このことから、麹菌とA. nidulansのCreBはそれぞれ機能が異なる、またはCCR制御機構自体が異なる可能性が示唆された。次年度はCreBの標的因子を同定するとともに、麹菌以外の糸状菌のCCR制御機構の解析にも着手することで、麹菌におけるCCR制御機構の解明を進めていく予定である。
さらに今年度は、CreA及びCreBが有機酸の生産制御に関与していることを新たに明らかにした。有機酸は産業上有用な物質であり、CreA及びCreBによる生産制御機構を解明することは、有機酸の高生産に繋がると考えられる。そこで次年度は、creA及びcreBの破壊株における有機酸の生産性をHPLCを用いて解析すると同時に、マイクロアレイにより網羅的に遺伝子発現解析を行うことで、CreA及びCreBが有機酸の生産制御機構を明らかにする。
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| Strategy for Future Research Activity |
麹菌におけるCreBによるCCR制御機構を解明するために、タンデムアフィニティ精製法を用いてCreBの制御下因子を同定し、同定された因子の変異株を作製することで各因子の機能を解析する。さらに本年度の研究結果から、麹菌はモデル糸状菌A. nidulansとは異なるCCR制御機構を有する可能性が示唆された。そこで、A. nidulansに加え黒麹菌A. luchuensisのCreA及びCreBの変異株を用いて、液体培養時の菌体形態の観察や物質生産性を解析することで、糸状菌間でCCR制御機構が異なるのかを明らかにする予定である。
また、CreA及びCreBは麹菌における有機酸の生産制御機構を解明するために、窒素源をポリペプトン以外に無機窒素を用いることで、creA及びcreB破壊株における有機酸生産に与える影響を解析する。また、マイクロアレイ及びHPLCを用いて、窒素源や炭素源の異なる培養条件における網羅的な遺伝子発現解析及び培養上清中の成分解析を行うことで、CreA及びCreBによる有機酸の生産制御機構を解明する予定である。
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Research Products
(6 results)
