低環境負荷バイオプロセスの構築に向けた酵母の有機酸耐性機構の解明

阐明酵母的有机酸耐受机制，用于构建低环境影响的生物工艺

基本信息

批准号：
15K07373
负责人：
島純
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Ryukoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15K07373/
关键词：
発酵生産

项目摘要

酵母Saccharomyces cerevisiaeの産業利用において重要な特性である有機酸ストレス耐性の機構解明を目的に研究を実施した。酢酸等の有機酸に対してストレス耐性を有する自然分離株において転写活性化因子をコードするHAA1遺伝子が過剰発現していること、及びHAA1を人為的に過剰発現させた場合に、高度な酢酸耐性が付与されることを明らかにしている。そこで、酢酸ストレス耐性の分子機構に関する知見を取得し、分子育種目標を設定することを目的に研究を行った。まず、酢酸ストレス耐性の発揮に寄与する情報伝達系及びエフェクター分子に関する解析を実施した。高温ストレス等に対して、generalストレス応答系を介して蓄積誘導されるトレハロースを指標とした解析の結果、細胞に様々な実験条件で酢酸ストレスを負荷しても有意なトレハロースの誘導蓄積は観察されなかった。これらのことから、Haa1の制御による酢酸ストレス耐性の誘導は、generalストレス応答系とは異なる機構による可能性が示唆された。一方、トレハロース分解酵素（トレハラーゼ）遺伝子の破壊により、細胞内にトレハロースを高蓄積させた場合に、高い酢酸ストレス耐性を示すことが明らかになった。特に、中性トレハラーゼをコードする2種の遺伝子（NTH1及びNTH2）を二重破壊した場合には、相乗的な効果により極めて高度な酢酸ストレス耐性を示した。さらに、HAA1遺伝子破壊による酢酸ストレスに対する感受性は、トレハロースの高蓄積によりキャンセルされることも示唆された。野生型のS. cerevisiae株では、酢酸ストレスの負荷によりトレハロース蓄積誘導は観察されないものの、トレハロースの高度蓄積が分子育種目標となることが強く示唆された。

我们进行了研究以阐明有机酸应激的机理，这在酿酒酵母的工业使用中是重要的特征。高度乙酸在自然分离库存中编码转录激活因子的HAA1基因对有机酸（例如乙酸）的耐心，并且给出了HAA1。因此，我们进行了研究，目的是获取有关乙酸盐耐药性和设定分子育种目标的分子机制的知识。首先，对信息传输系统和有助于行使乙酸盐抗性的效应分子进行了分析。由于基于海藻糖的分析，这是通过一般应力响应系统指示和诱导的，用于高温应激等，海藻糖的诱导积累，即使在各种实验条件下加载了乙酸盐应力，也很重要，即观察到。这些事实表明，由于HAA1的控制而引起的乙酸盐耐受性的指导与一般应力反应系统不同。另一方面，海藻糖 - 降解酶（Trehalase）基因的破坏表明，当乙酸盐积累在细胞中时，乙酸的高应激耐受性被表达。特别是，当两个基因（NTH1和NTH2）加倍时，协同作用显示出极高的胁迫耐受性。此外，有人提出，由于海藻糖的高积累，由于HAA1基因破坏而引起的乙酸应激的敏感性。在野生型酿酒酵母菌株中，强烈建议未观察到海藻糖的积累诱导是由于乙酸应激的负载，但是海藻糖高积聚是一个分子育种目标。