2016 Fiscal Year Annual Research Report
Genetic engineering on increasing NADPH supply for reductive biotransformation by acetic acid bacteria.
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26450095
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
藥師 寿治 山口大学, 創成科学研究科, 准教授 (30324388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 一信 山口大学, 創成科学研究科, 教授(特命) (50107736)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酢酸菌 / 発酵 / 応用微生物 / 酵素 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酢酸菌はソルビトールからのソルボース発酵などのように，そのユニークな酸化的物質変換能が利用され，また研究も行われてきた。一方，酢酸菌は細胞内物質代謝もユニークなところがあるが，その点はほとんど顧みられることがなかった。本研究では，酢酸菌の細胞内代謝に着目し，逆転の発想ともいえる「酢酸菌による還元的物質生産」を行おうとするものである。
Gluconobacter属酢酸菌は，TCAサイクルと解糖系（EMP）が不完全で，糖代謝のほとんどをペントースリン酸経路に依存する。不完全なTCAサイクルのため，アセチルCoAへの代謝量が乏しく，最終代謝産物は二酸化炭素と酢酸となる。また，細胞膜のNADH酸化系呼吸鎖の活性は強いが，NADPH酸化活性はNADH酸化のそれの1-2％程度である。このことは，細胞内のNADPHレベルが高いことを期待させるが，実際には，NAD(H)の方がNADP(H)よりも多く，両者とも酸化型としての存在比が高い。
前年度までに，G. oxydans NBRC3293株の細胞表層型グルコース脱水素酵素（mGDH）の遺伝子破壊株を作製し，その解析を行ってきた。平成28年度は，野生株と変異株を用いてキナ酸からのシキミ酸生産試験を行った。この経路において律速になっているデヒドロキナ酸脱水酵素(DQD)とNADP+依存型シキミ酸脱水素酵素(SKDH)を同時に高発現する株の構築を試みた。構築した菌株を用いてシキミ酸生産を検討したが，シキミ酸はほとんど検出できなかった。酵素活性を確認したところ，DQDのみの高発現にとどまり，DQDとSKDHの同時高発現ができていなかった。DQD及びSKDHの単独での高発現はできているため，同時に高発現させることが困難であると示唆された。今後，この問題を克服し，mGDHの有無によるシキミ酸生産性の比較を行う。
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[Journal Article] Membrane-bound glycerol dehydrogenase catalyzes oxidation of D-pentonates to 4-keto-D-pentonates, D-fructose to 5-keto-D-fructose, and D-psicose to 5-keto-D-psicose.2017
Author(s)
Ano, Y., Hours, R. A., Akakabe, Y., Kataoka, N., Yakushi, T., Matsushita, K. and Adachi, O.
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 81
Pages: 411-418
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Complete Genome Sequencing and Comparative Genomic Analysis of the Thermotolerant Acetic Acid Bacterium, Acetobacter pasteurianus SKU1108, Provide a New Insight into Thermotolerance.2016
Author(s)
Matsutani, M., Hirakawa, H., Hiraoka, E., Theeragool, G., Yakushi, T. and Matsushita, K.
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Journal Title
Microbes and Environments
Volume: 31
Pages: 395-400
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Genomic analyses of thermotolerant microorganisms used for high-temperature fermentations.2016
Author(s)
Matsushita, K., Azuma, Y., Kosaka, T., Yakushi, T., Hoshida, H., Akada, R. and Yamada, M.
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 80
Pages: 655-668
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Determination of Dehydrogenase Activities Involved in D-Glucose Oxidation in Gluconobacter and Acetobacter Strains.2016
Author(s)
Sainz, F., Jesus Torija, M., Matsutani, M., Kataoka, N., Yakushi, T., Matsushita, K. and Mas, A.
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 7
Pages: 1358
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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