発酵阻害物質バニリン存在下での酵母mRNAfluxの解析と優良酵母育種への応用

发酵抑制剂香兰素存在下酵母 mRNA 通量分析及其在优质酵母育种中的应用

基本信息

批准号：
15J08781
负责人：
NGUYEN Thi My Trinh (2016)
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015 至 2017
项目状态：
已结题

项目摘要

木質・草本系バイオマスの糖化・前処理の際に副産物として生じるバニリンやフルフラール、HMF(5-ヒドロキシメチルフルフラール)は酵母の生育・発酵を阻害するバイオマス由来発酵阻害物質であり、第2世代バイオエタノールの効率的生産や製造コスト削減をはかる上で大きな障壁となっている。さらにこれらの発酵阻害物質は酵母の翻訳活性を強く阻害するため、大部分の遺伝子は転写が活性化されても翻訳産物レベルには反映されない。そのため、多コピーベクターで遺伝子を酵母細胞に導入しても、バイオマス加水分解産物溶液中では遺伝子が翻訳されないため、期待に沿う効果が得られないことも多い。一方で、ごく一部のmRNAは翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることが知られている。そこで研究代表者らは、高濃度バニリンによる翻訳抑制下でも優先的に翻訳される遺伝子の同定に取り組んだ。昨年度は、ADH7が高濃度バニリンストレス下で優先的に翻訳されることを見出した(Nguyen et al., 2015)。今年度はNADH依存型のアルコール脱水素酵素をコードするBDH2のmRNAも高濃度バニリンストレス下で効率的に翻訳されることを新たに見出した。さらに、ADH7がバニリンとHMFによってしかその発現が誘導されないのに対し、BDH2の発現は、バニリンとHMFに加えフルフラールによっても誘導されることを確認した。また、ADH7とBDH2に加えて機能未知の遺伝子VIE1の発現が高濃度バニリンやHMF、フルフラールによって誘導されることを見出すとともに、VIE1の発現誘導効率はADH7やBDH2よりも優れていることを確認した。また、ADH7やBDH2、VIE1のプロモーターを用いてバイオマス由来発酵阻害物質存在下で他の遺伝子の発現を誘導することにも成功しており、ADH6の発現誘導などを通して各発酵阻害物質に対する耐性改善にも成功した。

香草蛋白，呋喃和HMF（5-羟基甲基氟化膜）是在糖含量和木质和草本生物量预处理过程中的副产品，是生物质衍生的发酵抑制剂，是抑制酵母菌的生长和发酵层的生产和生产的主要生产，并改善了有效的生产材料，并抑制了有效的生产生产。此外，这些发酵抑制剂强烈抑制酵母的翻译活性，因此即使激活了转录，大多数基因也不会在翻译产物的水平上反映。因此，即使使用多拷贝载体将基因引入酵母细胞中，也不会在生物质水解溶液中翻译基因，因此，通常以预期形式无法实现的效果。另一方面，众所周知，即使是在翻译抑制下，也可以优先翻译mRNA的一小部分。因此，研究人员致力于识别即使在高浓度的香草蛋白下也优先翻译的基因。去年，我们发现ADH7优先在高浓度的香草素胁迫下翻译（Nguyen等，2015）。今年，我们新发现，编码NADH依赖性酒精脱氢酶的BDH2的mRNA也可以在高浓度的香草蛋白胁迫下有效地翻译。此外，我们证实ADH7仅由香草蛋白和HMF诱导，而BDH2表达除了香草蛋白和HMF之外，还由毛茸茸诱导。此外，我们发现未知功能基因VIE1的表达是由高浓度的香草蛋白，HMF和毛茸茸的高浓度诱导的，除了ADH7和BDH2外，还证实了VIE1诱导诱导的效率优于ADH7和BDH2的效率。此外，在存在生物质衍生的发酵抑制剂的情况下，已成功使用ADH7，BDH2和VIE1的启动子来诱导其他基因的表达，并且还通过诱导ADH6表达而成功地提高了对各种发酵抑制剂的耐受性。