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
通过适应性实验室进化阐明工业微生物对能源缺乏的潜在适应能力
基本信息
- 批准号：21K06142
- 负责人：
- 金额：$ 2.66万
- 依托单位：
- 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：
- 关键词：
项目摘要
本研究では、発酵産業に重要な大腸菌や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。大腸菌やコリネ型細菌において、酸化的リン酸化の阻害によるエネルギー欠乏の誘導が糖代謝などの中枢代謝を活性化させる一方、著しい増殖悪化を引き起こすことが先行研究から明らかにされている。昨年度は、大腸菌野生株MG1655株およびその呼吸鎖関連遺伝子欠損株として、NADHデヒドロゲーゼNDH-I の単独欠損株（Δnuo株）、2種類のNADHデヒドロゲーゼNDH-IとNDH-IIの二重欠損（ΔnuoΔndh株）、NDH-Iとシトクロムboオキシダーゼの二重欠損株（ΔnuoΔcyo株）、シトクロムboオキシダーゼとNADHとNADPHを相互変換するトランスヒドロゲナーゼSthAの二重欠損株（ΔcyoΔsthA株）について、それぞれ酢酸最少培地を用いた適応的実験室進化を行った。これらの変異株は酢酸を唯一の炭素源とした場合、生育できない、または著しく生育が阻害される一方、適応的実験室進化で得られた進化株はいずれも生育の回復もしくは生育速度の向上が確認された。今年度は、適応的実験室進化で得られた進化株20株（各株につき4つの独立進化系列から単離された進化株クローン）の全ゲノムリシーケンス解析を行い、エネルギー欠乏に適応するために必要な獲得変異を同定する事に成功した。
在本研究中，我们旨在通过对各种具有激活的中枢代谢的呼吸链酶缺陷菌株进行适应性实验室进化，提高发酵工业中重要的大肠杆菌和棒状杆菌的发酵生产效率，最终目标是：了解如何优化微生物细胞生长和目标物质生产之间的平衡。先前的研究表明，在大肠杆菌和棒状细菌中，通过抑制氧化磷酸化诱导能量缺乏会激活葡萄糖代谢等中枢代谢，同时导致生长显着恶化。去年，我们引入了NADH脱氢酶NDH-I作为大肠杆菌MG1655的野生株及其呼吸链相关基因缺陷株。单缺失菌株(Δnuo菌株)、双缺失两种NADH脱氢酶NDH-I和NDH-II菌株(ΔnuoΔndh菌株)、双缺失NDH-I和细胞色素bo氧化酶菌株(ΔnuoΔcyo菌株)，我们使用乙酸基本培养基对细胞色素 bo 氧化酶和转氢酶 SthA 的双缺陷菌株（ΔcyoΔsthA 菌株）进行适应性实验室进化，该菌株可相互转化 NADH 和 NADPH。虽然当使用乙酸作为唯一碳源时这些突变菌株不能生长或严重发育迟缓，但通过适应性实验室进化获得的所有进化菌株均已确认恢复或增加其生长速率。本财年，我们将对通过适应性实验室进化获得的20个进化菌株（每个菌株从4个独立的进化谱系中分离出的进化菌株克隆）进行全基因组重测序分析，以适应能量缺乏，我们成功地确定了适应能量缺乏所需的获得性突变。这。
项目成果
期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
実験室進化による大腸菌のエネルギーおよび 酸化還元バランスの不均衡化に対する適応機構の解明
通过实验室进化阐明大肠杆菌对能量和氧化还原失衡的适应机制
- DOI：
- 发表时间：2023
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：山上 晃汰郎 ;小谷 葉月 ;吹谷 智 ;古澤 力 ;前田 智也
- 通讯作者：前田 智也
大腸菌の呼吸鎖変異株におけるグルタミン酸脱水素酵素及び、グルタミン酸合成酵素の欠損がグルタミン酸異常蓄積に及ぼす影響
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- DOI：
- 发表时间：2021
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：今壮太;前田智也;吹谷智;和田大;横田篤
- 通讯作者：横田篤
呼吸鎖変異大腸菌株を用いたグルコースからのGABAの高生産
使用呼吸链突变型大肠杆菌菌株从葡萄糖中大量生产 GABA
- DOI：
- 发表时间：2022
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：若原洋輝;溝越拓哉;前田智也;吹谷智;横田篤
- 通讯作者：横田篤
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