2022 Fiscal Year Research-status Report
窒素固定能力を限界まで引き出したスーパーヘテロシストの創生
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22K19138
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
得平 茂樹 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (90548132)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 窒素固定 / 光合成 / シアノバクテリア / ヘテロシスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、シアノバクテリアの窒素固定能力を極限まで引き上げ、現在の膨大なエネルギーを消費する工業的窒素化合物生産から、光エネルギーによる持続可能な窒素化合物のバイオ生産へと転換するゲームチェンジングテクノロジーの創出を目指す。
糸状性シアノバクテリアの一種であるAnabaena sp. PCC 7120は，一部の細胞をヘテロシストと呼ばれる窒素固定に機能特化した細胞に分化させることで、光エネルギーを利用して炭酸固定と同時に窒素固定を行うことができる。ヘテロシストは光エネルギーを利用して窒素固定を行う最も優れたシステムであると言われており，このシステムを利用することで工業的アンモニア生産に依存しない革新的な窒素化合物のバイオ生産技術の確立を目指す。今年度は，ヘテロシストにおける窒素固定効率をより向上させる遺伝子改変に取り組んだ。窒素固定活性はその産物によるフィードバック阻害を受けると考えられており，過剰に窒素固定を行わせるにはそのフィードバック制御を解除する必要がある。そこで，フィードバック阻害を引き起こす窒素固定産物を速やかに他の化合物へと変換させる代謝改変を行なった。代謝経路を制御するレギュレーターを変異型に置き換えることによる，変換効率の向上に取り組んでいる。現在，変異型レギュレーターを導入した株の作製は完了しており，その効果の検証を進めている。また，窒素固定により合成されたアンモニアから有用な窒素化合物を生産させるための代謝改変も行った。現在，大気中の窒素ガスから窒素化合物を合成することができるかを検証している。
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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
当初の計画の通り，ヘテロシストの窒素固定能力を向上させるための代謝改変を進めており，すでに改変株の作出に成功している。また，別の代謝改変株も作製を進めており，これらの株での窒素固定活性を評価することで，窒素固定能力を向上させる技術の確立につながると期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに作製した代謝改変株の評価を進めていくとともに，遺伝子改変のターゲットとなる他の遺伝子についても改変株を順次作製し，その効果を評価していくことで，窒素固定能力の向上につながる知見を蓄積していく。
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| Causes of Carryover |
遺伝子改変株作製のための試薬を高価な市販のものではなく，自前で調整したものに替えたことで消耗品費の支出を抑制することができた。節約できた予算を利用して，今後予定よりも多くの遺伝子改変株を作製していく。
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