低炭素社会を志向した資源循環型微細藻類物質生産システムの構築

面向低碳社会，构建资源循环型微藻材料生产体系

• 批准号: 22K12443
• 负责人: 原田 尚志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tottori 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12443/
• 关键词: 低炭素技術; 海洋性珪藻; イソプレノイド; ゲノム編集; 代謝工学

本研究では、独自技術である珪藻類多重遺伝子改変システムを活用し、珪藻細胞のイソプレノイド基本代謝経路改変を行うことにより、内在カロテノイド、医薬品中間体およびバイオ燃料等に利用可能な有用イソプレノイドを生産モデル分子として、大量生産に向けた技術開発を目指している。これらを通じて得られる成果は、サスティナブル技術が求められる近未来社会における画期的なモノづくりのアプローチであり、海洋光合成微生物による物質生産モデル研究となり得ると期待される。初年度であるR4年度では珪藻細胞内のイソプレノイド基本代謝経路の強化を目的に、イソプレノイド前駆体生産経路であるメバロン酸経路をターゲットとし、先行研究から律速因子と推定される3酵素（HMG-CoA合成酵素・HMG-CoA還元酵素・メバロン酸キナーゼ）、ならびにモデル化合物であるα-farnesene合成酵素の遺伝子カセットを含む基本代謝経路強化ベクターを4種構築した。各遺伝子間は、ブタテスコウイルス1由来自己切断ペプチド（P2Aペプチド）配列で連結することでバイシストロン性発現ベクターとして構築し、ベクターの小型化を図った。構築したベクターは、いずれも接合伝達用大腸菌においても安定に保持された。さらに、これら構築したベクターの一部を大腸菌による接合伝達を介して珪藻細胞に導入して選抜し、約50株の形質転換株を取得した。得られた形質転換株については、ベクターが導入されていることが確認できた。

在这项研究中，我们利用专有技术——硅藻多基因修饰系统，来修改硅藻细胞的基本类异戊二烯代谢途径，从而创建一个生产有用的类异戊二烯的模型，这些类异戊二烯可用作内源性类胡萝卜素、医药中间体、生物燃料等。作为一个分子，我们的目标是开发大规模生产技术。通过这些努力获得的成果预计将成为需要可持续技术的近未来社会的创新制造方法，以及利用海洋光合微生物进行材料生产的模型研究。在第一年，R4，我们针对甲羟戊酸途径，即类异戊二烯前体生产途径，目的是加强硅藻细胞内的基本类异戊二烯代谢途径，我们构建了四种类型的含有基因盒的基本代谢途径增强载体。 α-法呢烯合成酶、HMG-CoA 还原酶和甲羟戊酸激酶，以及模型化合物 α-法呢烯合酶。通过将每个基因与源自猪 Tescovirus 1 的自切割肽（P2A 肽）序列连接来构建双顺反子表达载体，从而减小载体的大小。所有构建的载体均稳定维持在大肠杆菌中用于接合转移。此外，使用大肠杆菌将一些构建的载体通过接合转移导入硅藻细胞并进行选择，获得约50个转化菌株。确认了载体已被导入到获得的转化菌株中。