High protein secretion through artificial enlargement and enforcement of the endoplasmic reticulum in yeast cells

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19135
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Kimata Yukio 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60263448)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 小胞体 / 酵母 / 小胞体ストレス応答 / 脂質生産 / 分泌タンパク質生産

Outline of Final Research Achievements

The endoplasmic reticulum (ER) is an organelle that serves as a site for the biosynthesis of lipids and secretory proteins. Dysfunction of the ER is known as ER stress. In almost all of the eukaryotic cells, the expression of proteins that constitute the ER is induced at the transcriptional level in response to ER stress. This is the ER stress response. In this study, we have developed a method to rescue the growth delay in yeast cells that artificially and constitutively expressed Hac1, a transcription factor that promotes the ER stress response. In such cells, the ER was highly extended even under non-stressed conditions, leading to an increase in the production of lipids and secretory proteins.

Free Research Field

応用微生物科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酵母は安価かつ簡便に培養できる単細胞の真核生物であり、他の真核生物の遺伝子を導入することにより、本来は酵母が作らない物質を合成させることが可能となる。例えば、ヒトの遺伝子の導入により、抗体やインターフェロンなどヒト由来タンパク質を分泌生産させ、それらは医薬品として用いることができる。また、テルペノイドなど植物が作る脂質類を酵母に作らせる技術も開発されている。これらの有用物質は細胞の中で小胞体と呼ばれる部位で合成されており、本研究では、酵母の遺伝子操作にて、小胞体を伸展し、有用物質の産生量を向上することに成功した。