油糧酵母を用いて褐藻から油脂への新しい炭素の流れを創造するための基盤研究

使用油酵母创造从褐藻到油和脂肪的新碳流的基础研究

基本信息

批准号：
22K05411
负责人：
河井重幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ishikawa Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

我が国の海域を含む世界の海域では膨大な量の炭素が褐藻（コンブやアカモクなど）として海中に固定されている。本研究の目的は、褐藻および褐藻に含まれるアルギン酸とマンニトールから高い効率で油脂を生産できる油糧酵母Yarrowia lipolytica（Yli）株を構築し、そのYli株を用いて褐藻から油脂を生産する油脂生産系を確立すること、すなわちYli株を用いて褐藻から油脂への新しい炭素の流れを創造することである。既に、DEH（褐藻の主要多糖アルギン酸がエンド型およびエキソ型アルギン酸リアーゼで分解されて生成するモノウロン酸）資化に必要な4つの遺伝子をYli Po1f株に導入することによりDEHを資化できるようにした代謝改変Yli株を構築済みである。目的達成のための基盤研究として本年度は、①代謝改変Yli株におけるDEH代謝の律速段階の特定とDEH資化能の向上、②Yli株のマンニトール代謝機序の解明、③エンド型アルギン酸リアーゼのYli株での分泌発現とYli株で最も多く分泌されるエキソ型アルギン酸リアーゼの特定を試みた。①に関しては、DEH資化に必要な4つの遺伝子の各々を代謝改変Yli株で追加発現させたところ、若干のDEH資化能の向上を確認した。②に関しては、RNA-seq解析により、マンニトールの代謝に必要なマンニトールデヒドロゲナーゼ候補遺伝子とマンニトール輸送体候補遺伝子を見いだした。③に関しては、エンド型アルギン酸リアーゼA1-Iの分泌発現プラスミド（XPR2シグナル配列を含む）を導入したYli株を構築し、本株を用いてYli株におけるA1-Iの細胞外発現に成功した。A1-Iの細胞外発現にXPR2シグナル配列が効果的であることが明らかとなった。他方、エキソ型アルギン酸リアーゼ（Atu3025、oalC6、AlyA5）各遺伝子の分泌発現プラスミドを導入したYli株を構築した。

在包括日本在内的世界海洋中，大量的碳以褐藻（海带、海带等）的形式固定在海洋中。本研究的目的是构建一株能高效利用褐藻及褐藻中含有的海藻酸和甘露醇生产油脂的油料酵母解脂耶氏酵母（Yli）菌株，并开发一种利用该菌株生产油脂的方法。 Yli 菌株从褐藻中生产油脂目的是建立一个系统，利用 Yli 菌株创造从褐藻到油的新碳流。我们已经通过将同化所需的四个基因引入 Yli Po1f A 菌株，使同化 DEH（单糖醛酸，褐藻的主要多糖海藻酸盐被内切和外切海藻酸盐裂解酶降解时产生）成为可能。工程化Yli菌株已构建。为了实现这一目标，今年的基础研究将包括（1）代谢工程Yli菌株中DEH代谢限速步骤的鉴定和DEH同化能力的提高，（2）阐明DEH代谢的甘露醇代谢机制。 Yli菌株，以及(3)Yli菌株中内切藻酸裂解酶的开发我们试图鉴定在Yli菌株中分泌和表达的外切藻酸裂解酶以及在Yli菌株中分泌最多的外切藻酸裂解酶。。关于①，当DEH同化所需的四个基因中的每一个在代谢修饰的Yli菌株中额外表达时，确认DEH同化能力略有改善。对于②，RNA-seq分析揭示了甘露醇代谢所必需的甘露醇脱氢酶候选基因和甘露醇转运蛋白候选基因。关于③，我们构建了Yli菌株，其中导入了内切藻酸裂解酶A1-I的分泌表达质粒（含有XPR2信号序列），并且使用该菌株，我们成功地在Yli菌株中进行了A1-I的胞外表达。结果表明，XPR2信号序列对于A1-I的细胞外表达是有效的。另一方面，构建了引入了外切藻酸裂解酶(Atu3025、oalC6和AlyA5)基因的分泌表达质粒的Yli菌株。