代謝の強化と制御による物質生産に資するC1微生物の開発

开发通过加强和控制新陈代谢来促进物质生产的C1微生物

基本信息

批准号：
21H02099
负责人：
折田和泉
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

メタンやメタノールといった炭素数1（C1）の化合物を炭素源にして有用物質を発酵生産するための基盤構築を目的とし、モデルC1化合物資化性細菌の分子育種を行っている。2021年度までに取得したメタノール資化性菌Methylorubrum extorquensの高濃度メタノール耐性実験室進化株について、全ゲノムリシーケンシングを実施し、高濃度メタノール耐性に関わる遺伝子を予想した。現在、予想した遺伝子の機能解析を進めている。また、本菌はメタノール生育時に生分解性プラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）を菌体内に蓄積するが、メタノール中央代謝経路とPHA生産経路が一部重複していることが効率生産の弊害となっている。2022年度は、これまで構築した第二資化経路発現株について、メタノール生育能とPHA生産能を評価した。その結果、いくつかの組換え株では、PHA合成に関わる遺伝子を発現することで低下したメタノール生育能が回復していた。一方で、どの組換え株も蓄積PHAの量や組成に差は見られなかった。そこで、PHAモノマー組成を最適化するために、モノマー供給経路をコードする遺伝子を本菌のメタノール資化に関わる酵素遺伝子と置換した株を構築した。構築した置換株をメタノール培地で培養したところ、メタノール資化に関わる遺伝子を置換したにも関わらず、メタノール生育速度が増加した。また、PHA蓄積率が低下したものの、これまでの2倍以上の割合で第二、第三モノマーが重合した3元共重合体をメタノールから生合成することに成功した。

C1模型化合物是分子细菌，旨在通过使用碳数量1（C1）的化合物（例如甲烷和甲醇）作为碳源来建立发酵和产生有用物质的基础。实施了高浓度的甲醇 - 抗性实验室进化量，实施了甲基甲醇的甲基甲醇（一种由FY2021获得的甲醇细菌），并预测了与高浓度甲醇耐药性相关的基因。目前，我们正在对预期基因进行功能分析。此外，这种细菌会在细菌中积累多羟基二甲酸（PHA），一种可生物降解的塑料，但是效率产生的不利影响是甲醇中央代谢途径和某些PHA生产途径是重叠的。在2022财年，我们评估了迄今为止第二次手动通道表达份额的甲醇生长和PHA生产能力。结果，在某些修饰的菌株中，通过表达涉及PHA合成的基因来恢复甲醇生长能力的降低。另一方面，累积的PHA的数量或组成的重组菌株没有不同。因此，为了优化PHA单体组成，该基因构建了用涉及该细菌甲醇消耗的酶基因编码单体供应路径的基因。当在甲醇培养基中培养内置取代基时，尽管取代了甲醇相关的基因，甲醇生长速度也会增加。此外，尽管PHA的积累率下降了，但第二个和第三个单体已从甲醇中成功合成了两倍或以上的比例。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Biosynthesis of Polyhydroxyalkanoate Terpolymer from Methanol via the Reverse β-Oxidation Pathway in the Presence of Lanthanide.

在镧系元素存在下通过反向 β-氧化途径从甲醇生物合成聚羟基脂肪酸酯三元共聚物。

DOI：
10.3390/microorganisms10010184
发表时间：
2022-01-15
期刊：
Microorganisms
影响因子：
4.5
作者：
Orita I;Unno G;Kato R;Fukui T
通讯作者：
Fukui T

バイオマス、C1化合物、CO2を原料としたポリヒドロキシアルカン酸の微生物合成

以生物质、C1化合物和CO2为原料的微生物合成聚羟基脂肪酸

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Katayama Takuya;Maruyama Jun-ichi;深堀大介・池永誠・境雅夫;福居俊昭
通讯作者：
福居俊昭

Methylorubrum extorquens内でのメタノール代替資化経路の構築とその影響

甲基红藻甲醇替代同化途径的构建及其效果

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鶴田爽;平林翼;折田和泉;福居俊昭
通讯作者：
福居俊昭

Metabolic Engineering of Methylotroph for Biosynthesis of Biodegradable Copolyesters from Methanol

用于从甲醇生物合成可生物降解共聚酯的甲基营养菌代谢工程

DOI：
10.1627/jpi.65.213
发表时间：
2022
期刊：
Journal of the Japan Petroleum Institute
影响因子：
1
作者：
Izumi ORITA;Toshiaki FUKUI
通讯作者：
Toshiaki FUKUI

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通讯作者：
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作者：
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