Development of vanillin overproducer strains based on enhanced tolerance toward fermentation inhibition by the toxic product.

基于对有毒产物发酵抑制的增强耐受性，开发香草醛过量生产菌株。

• 批准号: 21K19100
• 负责人: 小暮 高久
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Research Institute of Innovative Technology for the Earth
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19100/
• 关键词: バニリン; コリネ型細菌; 発酵生産; 香料; 毒性生産物; 生産物毒性

前年度は、コリネ型細菌における各バニリン高耐性化関連遺伝子の遺伝子破壊株の構築と、それらのバニリン耐性への影響評価を通じて、バニリン耐性に関与する3種の重要遺伝子を特定した。またバイオマス原料からのバニリン生産に関しては、コリネ型細菌に異種由来の芳香族カルボン酸還元酵素遺伝子を導入することにより、フェルラ酸からバニリン酸を介してバニリンを生産可能であることを実証した。当該年度は、特定した3種のバニリン高耐性化重要遺伝子の一つについて、その破壊による機能欠損が、バニリン耐性のみでなく、抗結核薬として使用されるタンパク質合成阻害薬であるカプレオマイシンに対する耐性をもたらすことを明らかにした。このことから、バニリン耐性化をもたらす分子機構の一つは、リボソームが関わる翻訳機能と関連していることが示唆された。また、コリネ型細菌におけるバニリン応答メカニズムの解明を目的としてRNAseq解析を前年度に引き続き実施し、バニリン応答遺伝子を特定するとともに、発現変動解析を通じて、菌が生育不可能な高濃度バニリンによってのみ強く発現誘導される遺伝子グループが存在することが明らかとなった。一方、コリネ型細菌によるバニリン生産に関しては、プロトカテク酸高生産株を元株として、フェルラ酸からのバニリン生産に用いたものと同一の異種由来芳香族カルボン酸還元酵素遺伝子を導入することにより、グルコースからバニリン前駆体であるプロトカテクアルデヒドを主要生産物として生産可能な菌株を構築した。

去年，我们通过在棒状细菌中构建与高香草醛抗性相关的每个基因的基因破坏菌株并评估它们对香草醛抗性的影响，确定了与香草醛抗性相关的三个重要基因。关于以生物质原料生产香草醛，我们证明了通过将异源芳香族羧酸还原酶基因引入棒状细菌中，可以通过香草酸从阿魏酸生产香草醛。在本财年，我们发现，被确定为香兰素高抗性重要基因的三个基因之一被破坏而导致功能丧失，不仅导致对香兰素的抗性，而且还导致对卷曲霉素的抗性，卷曲霉素是一种用作抗药性的蛋白质合成抑制剂。抗结核药物显示它会带来。这表明导致香草醛抗性的分子机制之一与涉及核糖体的翻译功能有关。此外，为了阐明棒状菌中的香草醛反应机制，我们继续去年的RNAseq分析来鉴定香草醛反应基因，通过表达变异分析，我们发现这些基因仅在棒状菌中强表达。高浓度的香草醛使细菌无法生长，这一点已经很清楚了，有一些基因组会被诱导。另一方面，关于棒状细菌生产香草醛，我们使用原儿茶酸高产菌株作为源菌株，并引入与我们构建的用于从阿魏酸生产香草醛相同的异源芳香族羧酸还原酶基因。能够生产原儿茶醛（香草醛前体）作为其主要产物的菌株。

项目成果

コリネ型細菌によるバニリンおよびプロトカテクアルデヒドの発酵生産

棒状细菌发酵生产香兰素和原儿茶醛

• 发表时间: 2023
• 作者: 小暮 高久;田中 辰樹;松富 優一;須田 雅子;平賀 和三;乾 将行
• 通讯作者: 乾 将行