酵母新規応答型プロモーターの開発によるアルギン酸からの効率的なエタノール発酵

通过开发新型酵母响应启动子，从海藻酸中高效发酵乙醇

基本信息

批准号：
15J01303
负责人：
高木俊幸
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
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：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アルギン酸資化能を酵母に付与するためにSaccharophagus degradans由来のエンド型及びエキソ型アルギン酸リアーゼをコードする遺伝子、Asteromyces cruciatus由来DEH transporter遺伝子、Vibrio splendidus由来DehR遺伝子、Escherichia coli由来KdgK遺伝子、Vibrio splendidus由来KdgpAをゲノムに導入し、アルギン酸資化酵母を作出した。アルギン酸を唯一の炭素源とする培地を用いた培養試験によって、構築した酵母がアルギン酸を資化できることを確認した。さらにアルギン酸資化能を増強するために、アルギン酸を唯一の炭素源とする培地で継代培養を行った。その結果、アルギン酸資化能が増強したAlg1株の育種に成功した。次に、嫌気的な培養条件では、アルギン酸の資化効率が低かったため、酵母の改良を行なった。特に、細胞内のレドックスバランスを調整するためにAlg1株にマンニトール資化能を付与した。Alg1株をマンニトール含有の最小培地で培養し、マンニトール資化関連遺伝子の発現が高まったAM1株の育種に成功した。本株は、アルギン酸とマンニトールを同時に資化できることを見出した。本株により、アルギン酸とマンニトールの混合培地から直接のエタノール生産に成功した。さらに、pHや温度などの発酵条件を最適化することで、より効率的にエタノール発酵できることを確認した。

使用编码源自Saccharophagus degradans的内切和外切海藻酸盐裂合酶的基因、源自十字星酵母的DEH转运蛋白基因、源自灿烂弧菌的DehR基因、源自大肠杆菌的KdgK基因和源自灿烂弧菌的KdgpA来赋予藻酸盐同化能力酵母被引入基因组以产生藻酸盐同化酵母。通过以海藻酸为唯一碳源的培养基进行培养试验，证实构建的酵母能够同化海藻酸。此外，为了增强海藻酸同化能力，在含有海藻酸作为唯一碳源的培养基中进行传代培养。结果，我们成功选育了具有增强海藻酸盐同化能力的Alg1菌株。接下来，由于厌氧培养条件下海藻酸同化效率较低，因此我们对酵母进行了改进。特别是，我们赋予 Alg1 菌株利用甘露醇来调节细胞内氧化还原平衡的能力。通过在含有甘露醇的基本培养基中培养 Alg1 菌株，我们成功地培育出了与甘露醇利用相关的基因表达增加的 AM1 菌株。发现该菌株可以同时利用海藻酸和甘露醇。使用该菌株，我们成功地从海藻酸和甘露醇的混合培养基中直接生产乙醇。此外，他们证实，通过优化pH和温度等发酵条件，可以更有效地进行乙醇发酵。

项目成果

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专利数量（0）

Construction of genome designed yeasts for direct assimilation of macroalgae by synthetic biology

通过合成生物学构建用于直接同化大型藻类的基因组设计酵母

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Toshiyuki Takagi; Yusuke Sasaki; Keisuke Motone; Hironobu Morisaka; Kouichi Kuroda; Mitsuyoshi Ueda
通讯作者：
Mitsuyoshi Ueda

Enhanced direct ethanol production by cofactor optimization of cell surface-displayed xylose isomerase in yeast

通过酵母细胞表面展示的木糖异构酶的辅因子优化增强直接乙醇生产

DOI：
10.1002/btpr.2478
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Yusuke Sasaki; Toshiyuki Takagi; Keisuke Motone; Kouichi Kuroda; Mitsuyoshi Ueda
通讯作者：
Mitsuyoshi Ueda

Proposed alginate utilization process of the macroalgae-assimilating Saccharophagus degradans 2-40 based on quantitative proteomic analysis

基于定量蛋白质组分析提出的大型藻类同化 Saccharophagus degradans 2-40 的藻酸盐利用工艺

DOI：
10.1016/j.nbt.2016.06.1016
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
5.4
作者：
Toshiyuki Takagi; Hironobu Morisaka; Shunsuke Aburaya; Yohei Tatsukami; Kouichi Kuroda; Mitsuyoshi Ueda
通讯作者：
Mitsuyoshi Ueda

Putative alginate assimilation process of the marine bacterium Saccharophagus degradans 2-40 based on quantitative proteomic analysis

基于定量蛋白质组学分析的海洋细菌 Saccharophagus degradans 2-40 的假定藻酸盐同化过程

DOI：
10.1007/s10126-015-9667-3
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
3
作者：
Toshiyuki Takagi; Hironobu Morisaka; Shunsuke Aburaya; Yohei Tatsukami; Kouichi Kuroda; Mitsuyoshi Ueda
通讯作者：
Mitsuyoshi Ueda

Molecular breeding of yeast co-displaying endo- and exo-type alginate lyases to completely utilize macroalgae

酵母共展示内型和外型藻酸盐裂合酶的分子育种以完全利用大型藻类