海洋性紅色光合成細菌による二酸化炭素を用いたPHA生産

海洋紫色光合细菌利用二氧化碳生产PHA

• 批准号: 20K12231
• 负责人: 樋口 美栄子
• 金额: $ 2.75万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12231/
• 关键词: 紅色光合成細菌; ポリヒドロキシアルカン酸; 二酸化炭素固定

紅色光合成細菌は、大気中の二酸化炭素と窒素から光合成と窒素固定反応により、成長に必要な炭素源と窒素源を作り出すクリーンで持続可能な生産技術としての利用が期待できる有用な微生物のひとつである。本研究課題においては、海洋性の紅色光合成細菌をホスト生物として用い、二酸化炭素を直接炭素源としてポリヒドロキシアルカン酸（PHA）生産に利用し、環境負荷低減につながる新規の生産法を開発することを目的とした。今年度は、微生物生産において必須となる外来遺伝子の導入法についてペプチドを用いた手法を検討した。代表的な細胞透過性ペプチドであるTatペプチドのD-アミノ酸配列retro-invers型ペプチドであるdTatとマクロピノソームから細胞質への放出能を有するEEDドメインを、サルコシンリンカーで融合したdTat-Sar-EEDペプチドが植物細胞への遺伝子導入において有効であることが最近報告されている。このdTat-Sar-EEDペプチドを用いた海洋性の紅色光合成細菌への遺伝子導入を試みた。dTat-Sar-EEDペプチドを紅色光合成細菌の培養液に添加し、ペプチド/プラスミドDNA複合体を培養液に加え1時間反応させた。反応液を除去し、生育培地で一晩前培養し、カナマイシンを含む寒天培地で培養した結果、ペプチド濃度に依存してカナマイシン耐性コロニーが出現した。プラスミド抽出により、耐性コロニーにプラスミドが導入されていることを確認した。これらの結果から、dTat-Sar-EEDペプチドにより紅色光合成細菌への遺伝子導入が可能であることがわかった。また高いN/P比、前培養時間を長くする事が高い形質転換効率に重要であることなどを見出した。また、窒素ガスを窒素源として用いた際の二酸化炭素固定能について、様々な培養光環境の光独立栄養培養に与える影響を検討した。

紫色光合细菌是一种有用的微生物，可作为一种清洁、可持续的生产技术，通过光合作用和固氮反应，从大气中的二氧化碳和氮气中产生生长所需的碳源和氮源。在这个研究项目中，我们将使用海洋紫色光合细菌作为宿主生物，并使用二氧化碳作为聚羟基链烷酸（PHA）生产的直接碳源，开发一种新的生产方法，从而达到减少环境影响的目的。是为了今年，我们研究了使用肽引入外源基因的方法，这对于微生物生产至关重要。 dTat-Sar-EED 是 dTat（典型的细胞穿透肽 Tat 肽的逆 D 氨基酸序列肽）和 EED 结构域的融合体，具有从巨脂质体释放到细胞质中的能力，最近有报道称，肽可以有效地将基因转移到植物细胞中。我们尝试使用这种 dTat-Sar-EED 肽将基因引入海洋紫色光合细菌。将dTat-Sar-EED肽添加至紫色光合细菌的培养液中，并将肽/质粒DNA复合物添加至培养液中并使其反应1小时。除去反应溶液，在生长培养基中预培养过夜，并在含有卡那霉素的琼脂培养基中培养。结果，根据肽浓度出现卡那霉素抗性菌落。质粒提取证实质粒已被引入抗性菌落中。这些结果表明，使用 dTat-Sar-EED 肽可以将基因导入紫色光合细菌。我们还发现，高 N/P 比和长预培养时间对于高转化效率很重要。我们还研究了当使用氮气作为氮源时，各种光环境对光合自养培养物二氧化碳固定能力的影响。