応用利用に向けたユーグレナにおけるパラミロン粒形態制御の分子機構解明

阐明裸藻淀粉颗粒形态控制的分子机制以供应用

• 批准号: 21K05511
• 负责人: 野村 俊尚
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05511/
• 关键词: ユーグレナ; パラミロン; 貯蔵多糖; ゲノム編集; パラミロン粒; 形態形成

今年度はまず、ユーグレナ(Euglena gracilis)におけるパラミロン粒の形態形成制御の分子メカニズムを明らかにする手がかりを得ることを目的として、パラミロン粒形成が誘導される初期のタイミングでの細胞試料を用いたRNAシークエンス解析を行なった。さらに、パラミロン粒形態の制御機構が遺伝子発現レベルでの制御に依らない可能性も想定し、ユーグレナより抽出したパラミロン粒試料を対象としたショットガンプロテオーム解析も併せて実施した。これらの解析により、本種のパラミロン粒形成に関与する可能性が想定される遺伝子候補群の絞り込み作業を取り進めた。加えて、本研究の基盤となる技術をより盤石にするために、確立済みの高効率ゲノム編集法を基軸としたユーグレナを対象とした遺伝子改変技術のさらなる拡充にも着手し、新規の手法などを開発した。一方、研究代表者の確立したゲノム編集技術をベースとした手法を用いることにより、パラミロン合成酵素をコードするGSL2遺伝子の発現抑制がパラミロンの含有量だけではなく、顆粒の形態にも影響を与えうることを見出した。従って、パラミロンの生合成レベルの調整が顆粒の形状制御に関与する可能性が示唆され、今後新たに着目すべき点として挙げられた。上記の今年度における進捗により、本研究課題の基盤となる情報と実験技術の整備、および課題解決の手掛かりとなりうる知見を概ね収集することができたと考えている。

今年，我们首先在诱导帕拉龙颗粒形成时使用细胞样品进行了RNA测序分析，目的是获得线索，以阐明在Euglena Gracilis中控制Paramylon颗粒形态发生的分子机制。此外，假定帕拉龙晶粒形态的调节机理可能不取决于基因表达水平的调节，并且还对从Euglena提取的paramylon晶粒样品进行了shot弹枪蛋白质组分析。这些分析导致可能与该物种的帕拉龙颗粒形成有关的可能基因候选者的缩小。此外，为了使构成这项研究的基础的技术更加稳定，我们还开始进一步扩展针对Euglena的遗传修饰技术，基于建立良好，高效的基因组编辑方法，并开发了新方法。另一方面，通过使用基于研究人员建立的基因组编辑技术的方法，已经发现，抑制GSL2基因编码Paramylon合酶的表达不仅会影响paramylons的含量，还会影响颗粒的形态。因此，有人提出，对颗粒形状控制的paramylon生物合成水平的调整可能涉及，这被认为是将来要关注的新点。我们认为，在本财政年度的上述进步使我们能够收集大量知识，这些知识可以作为信息和实验技术的开发指南，这些知识将作为本研究主题的基础，以及解决问题的可能线索。

项目成果

Highly efficient genome editing in industrial microalga Euglena gracilis using Cas9 ribonucleoproteins

使用 Cas9 核糖核蛋白对工业微藻 Euglena gracilis 进行高效基因组编辑

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本悠介，佐藤有美香，石本晶也，野澤彰，小迫英尊，澤崎達也，関藤孝之，河田（河野）美幸;Toshihisa Nomura,Komaki Inoue,Yukiko Uehara,Koji Yamada,Osamu Iwata,Kengo Suzuki,Keiichi Mochida
• 通讯作者: Toshihisa Nomura,Komaki Inoue,Yukiko Uehara,Koji Yamada,Osamu Iwata,Kengo Suzuki,Keiichi Mochida

バイオエネルギー再燃、第３章藻類バイオ燃料の開発動向、2. ミドリムシにおける高効率ゲノム編集

重燃生物能源，第三章藻类生物燃料的发展趋势，2.眼虫高效基因组编辑

• 发表时间: 2021
• 作者: Isogai Shota;Nishimura Akira;Murakami Naoyuki;Hotta Natsuki;Kotaka Atsushi;Toyokawa Yoichi;Ishida Hiroki;Takagi Hiroshi;野村俊尚（分担執筆者）
• 通讯作者: 野村俊尚（分担執筆者）

藻類培養技術～屋内外大量生産・各種処理評価／トラブル対応・商業化に向けた取り組み、第３章 大量培養生産・効率化・安定化・低コスト化の実務、第９節 微細藻類におけるゲノム編集技術・評価手法

藻类培养技术 - 室内和室外大规模生产、各种处理方法的评估、故障排除和商业化举措，第 3 章：大规模培养生产、效率、稳定性和降低成本的实践，第 9 节：微藻基因组编辑技术/评估方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamashita Atsushi;Matsumoto Naoki;Nemoto-Sasaki Yoko;Oka Saori;Arai Seisuke;Wada Ikuo;野村俊尚（分担執筆者）
• 通讯作者: 野村俊尚（分担執筆者）