2018 Fiscal Year Annual Research Report
Pioneering the new horizon of bio-production using electron utilizing bacteria
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18H01574
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
木村 善一郎 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 助教 (60756617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 克治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40358148)
松鹿 昭則 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90443225)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電極酸化細菌 / 固相電気培養 / ゲノム編集 / CRISPR/Cas9 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遂行予定の研究全体像は、電気を食べる微生物（電極酸化細菌）を用いたバイオリアクターで廃棄物処理・有価物生産同時プロセス（電気発酵）の構築を目指すものである。本装置は電気化学的培養装置であり、電極還元細菌と電極酸化細菌の二種類の微生物群が電極・導線を通じ電子をやり取りして物質生産を行う。本技術の特徴は最終電子受容を行う電極酸化細菌（純菌）を陽極に隔離し、エサを電流のみに制限することで廃水（廃棄物）を原料に高付加価値物質（化学品・医薬品など）を生産しうるという点であり、本研究の目的は電気をエサに様々な有価物を生産可能な微生物触媒である電極酸化細菌を育種するために、新興ゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を用いて当該細菌への遺伝子導入すること及び、その導入遺伝子資源を網羅的に獲得すること、さらには遺伝子導入による新規物質生産システムを構築することの3点である。
平成30年度は(1)電極酸化物質生産システムの構築、(2)固相電気培養システムによる新規遺伝子資源の獲得及び(3)CRISPR/Cas9による組換え系の構築に取り組んだ。(1)では既知電極酸化細菌である好熱菌Moorella sp. Y72株を用いて酢酸を生産する物質生産系の構築に成功した。(2)の取り組みでは平成30年度までに固体培地上で電極酸化細菌と考えられる細菌の優占的培養に成功した。今後分離株を用いたゲノムシーケンスに取り組んでいく。(3)ではY72株を用いて、当該株のゲノム内にCas9をはじめとするゲノム編集関連遺伝子の導入に取り組み、導入及び発現に成功した。今後Cas9によるゲノム切断の効率を高めるため、最適な発現・反応条件を検討していく。
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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
平成30年度の目標としていた物質生産系の確立、遺伝子資源の獲得（及びその方法の確立）、Moorella属細菌を対象とするゲノム編集系の確立の3点を概ね達成することが出来た。年度の目標を全うすることが出来たため、平成30年度の進捗を進捗区分(2)おおむね順調に進展していると総括した。
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| Strategy for Future Research Activity |
下記する4項目を今年度の遂行課題とする。
(1)電極酸化物質生産系の効率向上。本項目では具体的には印加電圧条件の検討、電子シャトル物質の同定に取り組む。
(2)分子育種によるエタノール生産能力強化。本項目では前年度までに作成したCas9遺伝子導入株を用いて酢酸合成関連遺伝子の破壊によるエタノール生産の質・量的改善に取り組む。
(3)電極酸化細菌の特異的分離。本項目では前年度までに集積した電極酸化細菌群集を対象に固相電気培養装置を用いた分離株獲得に取り組む。また獲得株はLC/MSを用いた生産物同定及びゲノムシーケンスによる物質生産関連遺伝子の同定を行い、次年度に行う遺伝子導入の資源として確保する。
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Research Products
(3 results)
