顆粒結合タンパク質の特性を利用した微生物ポリヒドロキシアルカン酸生合成能の制御

利用颗粒结合蛋白的特性控制微生物多羟基链烷酸的生物合成能力

• 批准号: 14J11384
• 负责人: 川島 由依
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014 至 2015
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11384/
• 关键词: ポリヒドロキシアルカン酸; バイオマスプラスチック; 生分解性プラスチック; 顆粒結合タンパク質; 遺伝子組換え微生物; タンパク質間相互作用; Ralsotnia eutropha

ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は生分解性バイオマスプラスチックとしての実用化が期待されている。中でも、共重合PHAであるポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-3-ヒドロキシヘキサン酸)[P(3HB-co-3HHx)]は組成により物性が大きく変化することが知られている。本研究ではP(3HB-co-3HHx)生合成におけるPHA顆粒結合タンパク質(PhaP)とPHA重合酵素(PhaC)の相互作用に着目し、組成制御とPHA生合成に関する新たな知見の獲得を目指した。まず、PHA生産菌Ralstonia eutrophaによる大豆油を炭素源としたPHA生産における細胞内PhaP置換による影響を検討した。染色体上のphaP1部位に由来の異なるphaPやphaP-phaCを導入した組換え株を作製し、PHA生合成量、PHA共重合組成・分子量を分析したところ、PhaPの由来の違いにより生成PHAの共重合組成や分子量に変化が見られた。PHA顆粒画分を用いPhaP、PhaCの発現量とPhaC活性を測定し、PhaPの違いによる動力学的パラメータへの影響を解析したところ、PhaP-PhaC相互作用によりPhaCの重合特性が変化することでin vivo PHA生合成が影響を受けることが強く示唆された。透過型電子顕微鏡を用いた観察では、親株とPhaP置換株の細胞内に蓄積したPHAの形態に変化はなかった。さらに、これらの組換え株から密度勾配超遠心分離により単離したPHA顆粒を用い、顆粒表面に結合したタンパク質の同定を行った。次に、phaP置換による組成制御効果をR. eutropha改変株による糖質およびグリセロールからのPHA生合成への応用を試みた。しかし、大豆油使用時の様な効果は得られず、より詳細な検討が必要であった。得られた研究成果は国内外の学会で発表し、現在学術論文を執筆中である。

多羟基烷酸（PHA）预计将是可生物降解的生物量塑料的实用性。其中，众所周知，聚（3-羟基丁酰酸-CO-CO-CO-3-羟基己酸）的物理特性[P（3HB-CO-3HHX）]，这是一种共聚物PHA，根据成分而变化很大。这项研究的重点是pHA颗粒结合蛋白（PHAP）和PHA聚合酶（PHAC）在P（3HB-CO-3HHX）生物合成中的相互作用，旨在获得有关组成控制和PHA生物合成的新知识。首先，我们研究了使用大豆油作为碳源的细胞内PHAP取代对PHA产生PHA的影响的影响。制备了重组菌株，其中引入了染色体上的PHAP1位点的不同PHAP和PHAP-PHAC，当PHA生物合成，PHA共聚组成和分子量分析时，发现共聚的PHA的pHA和分子量会改变应有的phap差异。使用PHA颗粒分数测量了PHAP和PHAC的表达水平和PHAC活性，并分析了PHAP差异对动力学参数的影响，并强烈建议在体内PHA生物合成受PHAP-PHAC相互作用的影响。使用透射电子显微镜观察显示，在父母和PHAP取代菌株中积累的PHA的形态没有变化。此外，使用这些重组菌株的密度梯度超速离心分离的PHA颗粒鉴定出与颗粒表面结合的蛋白质。接下来，我们试图将PHAP取代的组成控制效应应用于碳水化合物和甘油的PHA生物合成，而R. ferropha改变了菌株。但是，未获得使用大豆油的效果，需要进行更详细的检查。获得的研究结果已在日本和国外的学术会议上提出，目前正在撰写学术论文。

项目成果

Ralstonia eutrophaでの共重合ポリヒドロキシアルカン酸生合成における顆粒結合タンパク質の影響解析

颗粒结合蛋白对富养罗尔斯顿菌共聚聚羟基脂肪酸生物合成的影响分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 川島由依;折田和泉;中村聡;福居俊昭
• 通讯作者: 福居俊昭

Compositional regulation of PHA copolymers synthesized from plant oil by granule-associated protein in Ralstonia eutropha

真养罗尔斯通氏菌颗粒相关蛋白对植物油合成 PHA 共聚物的组成调控

• 发表时间: 2014
• 作者: Yui Kawashima;Izumi Orita;Satoshi nakamura;Toshiaki Fukui
• 通讯作者: Toshiaki Fukui

Improved artifical pathway for biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co -3- hydroxyhexanoate) with high C_6-monomer composition from fructose in Ralstnoia eutropha

改进的人工途径，用于从富养罗氏菌中的果糖生物合成具有高 C_6-单体组成的聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯）

• 发表时间: 2015
• 期刊: Metabolic Engineering
• 影响因子: 8.4
• 作者: Chayatip Insomphun;Huan Xie;Jun Mifune;Yui Kawashima;Izumi Orita;Satoshi Nakamura;Toshiaki Fukui
• 通讯作者: Toshiaki Fukui