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。

我们正在进行C1化合物合成细菌模型的分子育种，旨在为利用甲烷和甲醇等一碳（C1）化合物作为碳源发酵生产有用物质奠定基础。对2021年获得的耐高浓度甲醇的耐高浓度甲醇的甲醇同化细菌Mmethylorubrum extorquens实验室进化菌株进行全基因组重测序，预测了与耐高浓度甲醇相关的基因。我们目前正在对预测基因进行功能分析。此外，该细菌在甲醇生长过程中在其细胞内积累可生物降解塑料聚羟基链烷酸（PHA），但甲醇中心代谢途径和PHA生产途径部分重叠的事实给高效生产带来了问题。 2022年度，我们对迄今为止构建的表达第二同化途径的菌株的甲醇生长能力和PHA生产能力进行了评估。结果，一些重组菌株通过表达参与PHA合成的基因恢复了其降低的甲醇生长能力。另一方面，重组菌株之间积累的PHA的量或组成没有观察到差异。因此，为了优化PHA单体组成，我们构建了一个菌株，其中编码单体供应途径的基因被该细菌中参与甲醇同化的酶基因取代。当构建的替代菌株在甲醇培养基中培养时，尽管替代了参与甲醇同化的基因，但甲醇生长速率仍增加。此外，虽然PHA积累率下降，但我们成功地从甲醇生物合成了三元共聚物，其中第二和第三单体的聚合速度是之前方法的两倍以上。

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）

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：
福居俊昭
通讯作者：
福居俊昭

Methylorubrum extorquens 高濃度メタノール耐性株の取得と解析

耐高浓度甲醇的甲基红菌菌株的获得与分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
千葉恒慶 ; 鶴田爽 ; 折田和泉 ; 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：
影响因子：
1
作者：
Izumi ORITA; Toshiaki FUKUI
通讯作者：
Toshiaki FUKUI

Comparative Genomic Analysis of a Methylorubrum rhodesianum MB200 Isolated from Biogas Digesters Provided New Insights into the Carbon Metabolism of Methylotrophic Bacteria

从沼气池中分离出的 Mmethylorubrum rhodesianum MB200 的比较基因组分析为甲基营养细菌的碳代谢提供了新的见解

DOI：
10.3390/ijms24087521
发表时间：
2023-04-19
期刊：
International Journal of Molecular Sciences
影响因子：
5.6
作者：
Zhang, Xi;Xia, Liqing;Liu, Jianyi;Wang, Zihao;Yang, Yanni;Wu, Yiting;Yang, Qingshan;Huang, Luodong;Shen, Peihong
通讯作者：
Shen, Peihong