2023 Fiscal Year Annual Research Report
適応的実験室進化による産業微生物のエネルギー欠乏への潜在的な適応能力の解明
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21K06142
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
前田 智也 北海道大学, 農学研究院, 助教 (10754252)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 篤 北海道大学, 農学研究院, 教授 (50220554) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 中枢代謝 / 適応的実験室進化 / 酸化的リン酸化 / 大腸菌 / コリネ型細菌 / 呼吸鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、産業微生物である大腸菌およびコリネ型細菌の発酵生産効率の向上を目的として、中枢代謝が活性化している様々な呼吸鎖酵素欠損株の適応的実験室進化を行うことで、産業微生物の細胞増殖と目的物質生産のバランスを最適化させる方法を明らかにすることを最終目的としている。
昨年度までに、大腸菌における2種類のNADHデヒドロゲーゼNDH-IとNDH-IIの二重欠損株（ΔnuoΔndh株）を親株として適応的実験室進化を行い、酢酸最少培地における生育が回復した進化株を取得していた。そこで、これらの進化株が獲得していた変異について、親株であるΔnuoΔndh株にそれらの変異を導入し、酢酸最少培地における生育を調べた。その結果、ΔnuoΔndh株の生育を回復させる原因遺伝子を同定することに成功した。興味深いことにこれらの進化株および変異導入株はグルコース最少培地における生育速度も改善していた。また、コリネ型細菌におけるNDH-IIとリンゴ酸デヒドロゲナーゼの二重欠損株（ΔndhΔmdh株）を親株とし、酢酸最少培地を用いた適応的実験室進化を行った。ΔndhΔmdh株は酢酸を唯一の炭素源とした場合は生育できない一方、適応的実験室進化で得られた進化株は生育が回復していた。さらに6つの独立進化系列中1系列は、酢酸のみならずグルコース最少培地においても著しい生育速度の向上が確認された。続いて、これらの進化株について全ゲノムリシーケンス解析を行い、酢酸最少培地における生育回復に必要な獲得変異を同定することに成功した。
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