2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of mechanism for regulation of amino acid metabolism in moderately halophilic bacteria and its application to recycle biotechnology
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19K12400
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
仲山 英樹 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (30324982)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 好塩性細菌 / リサイクルバイオ技術 / アミノ酸代謝 / 適合溶質 / 廃バイオマス / 不揮発性腐敗アミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、H. elongata が高塩濃度下で優先的にエクトイン(ECT)を生合成するための鍵となるアミノ酸(AA)代謝制御機構を解明することを目的とした。特に本研究では、ECT生合成系を欠失したH. elongata KA1株を親株として、ECT以外のAA類が過剰蓄積した突然変異株を選抜し、変異遺伝子が関与するECT生合成に最適化されたAA代謝制御機構を解明して応用することにより、廃バイオマス中のC・N源をECT等の機能性AA類に再資源化するリサイクルバイオ技術の基盤を構築することを目的とした。
H. elongata OUT30018株を細胞工場とすることにより、廃棄バイオマスとして、鶏糞や醤油粕の加水分解物や不揮発性腐敗アミンであるヒスタミンやチラミンからECTを生産できることが明らかとなった。また、H. elongata OUT30018株のectDとdoeAを両方欠失した変異株においてECTの生産性が向上することが示された。
次世代シーケンサを用いて、H. elongata OUT30018株とGOP株との全ゲノム配列の比較解析を行った結果、ECTの代わりにグルタミン酸(Glu)を過剰蓄積できる自然突然変異株のGOP株ゲノム上における点変異部位を複数同定した。しかしながら、点変異の挿入箇所にGluの生合成や分解に関与することが示唆される代謝関連遺伝子を発見することはできなかった。
そこで、来年度では、ECTの代わりにGlu以外のAAが過剰生産できるかを検討することにした。硫黄代謝系が関与するタウリン生合成系などをH. elongata KA1株に導入することにより、タウリン生合成能力と、野生株におけるECTの生合成能力と比較する計画とした。
また、H. elongata OUT30018株の増殖試験によって、新たにバイオマス中にフィチン酸をリン源として活用できることが明らかとなった。
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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
Gluを過剰に蓄積するH. elongata GOP株のゲノム解析によって、点変異部位の存在を明らかにできた。Gluの生産に直接的な影響を及ぼす点変異を見出せなかtたが、GOP株の増殖試験により、Gluが浸透圧調節物質として機能するのには酸ストレスを誘導することがGABAに変換することにより明らかにすることができた。
H. elongata OUT30018株において、ヒスタミンやチラミンを単一炭素源かつ窒素源とした場合に迅速にECTを生合成できることをから、ECT生合成機構の新規経路を発見することができた。
バイオマスの再資源化につながる重要な知見として、フィチン酸をリン源として活用できることを発見することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
H. elongata OUT30018株において、ヒスタミンやチラミンを単一炭素源かつ窒素源とした場合に迅速にECTを生合成できることをから、ECT生合成機構の新規経路に重要な機能を担うゲノム上の遺伝子群を探索し、その機能を解明する研究を推進する。
また、Gluを過剰生産するGOP株にGlu脱炭酸してGABAに変換するGadシステムを導入したGOP-Gad株において、高塩濃度条件下でGABAがGluより優れた浸透圧調整物質であることが明らかとなったことから、GABAの生合成量を指標にしてH. elongataにおけるGlu系のAA類の生合成制御機構の解析を行う。
さらに来年度では、ECTの代わりにGlu以外のAAが過剰生産できるかを検討することにした。硫黄代謝系が関与するタウリン生合成系などをH. elongata KA1株に導入することにより、タウリン生合成能力と、野生株におけるECTの生合成能力と比較する計画とした。
更に、H. elongataのゲノム情報を解析することより、フィターぜ活性を有する酵素をコードする遺伝子の探索を行う。
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