Elucidation of mechanism for regulation of amino acid metabolism in moderately halophilic bacteria and its application to recycle biotechnology

中度嗜盐细菌氨基酸代谢调节机制的阐明及其在回收生物技术中的应用

基本信息

批准号：
22K12446
负责人：
仲山英樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagasaki 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

2022年度は、ハロモナスのグルタミン酸過剰生産変異株（GOP株）にグルタミン酸脱炭酸酵素を導入したGABA生産株（GOP-Gad株）のGABA生産効率の向上のため、ハロモナスのGABA異化経路の解析を行なった。まず、ハロモナスゲノム情報を解析した結果、GABAをコハク酸にまで異化する2つの鍵酵素であるGABAアミノ基転移酵素（GABAT）をコードしたGabT遺伝子及びコハク酸セミアルデヒド脱水素酵素（SSADH）をコードしたGabD遺伝子からなるGabTDオペロンの存在が明らかとなった。そこで、GabT遺伝子単独、及びGabTDの両遺伝子を欠失したハロモナス欠損変異株として、ΔGabT株及びΔGabTD株を作製し、それぞれの塩ストレス耐性とGABA生産特性について解析した。その結果、GABAを単一炭素・窒素源とした条件下で、GabTDの欠失によりハロモナスの生育が阻害されたのに対して、GabT単独の欠失では顕著な生育阻害は観察されなかった。よって、GabT以外にもGABAT活性を有する遺伝子の存在が示唆されたが、GABAを生産するハロモナスGOP-Gad株と比較して、GOP-GadΔGabT株でGABA蓄積量が増加していたことから、GabTがGABAの異化に機能することが示唆された。さらに、塩ストレス感受性が高まったハロモナスのエクトイン非生産株において、アスパラギン酸系アミノ酸の代謝経路を改変することにより、エクトイン以外のアミノ酸類を浸透圧調節物質として生産することにより塩ストレス耐性が向上することが示唆された。以上の結果により、ハロモナスはエクトイン以外のアミノ酸類を主要な浸透圧調節物質として生産する潜在的な能力が高いことが明らかとなった。今後は、本研究成果を活用することにより、飼料添加物等に有用なアミノ酸類の細胞工場となるハロモナスの開発研究への展開が期待される。

2022年度，我们将分析Halomonas的GABA分解代谢途径，以提高GABA生产菌株（GOP-Gad菌株）的GABA生产效率，该菌株在过量生产谷氨酸的Halomonas突变菌株（GOP）中导入了谷氨酸脱羧酶。应变）。首先，通过分析盐单胞菌基因组信息，我们发现GabT基因编码GABA氨基转移酶（GABAT）和琥珀酸半醛脱氢酶（SSADH），GABAT是将GABA分解代谢为琥珀酸的两种关键酶。揭示了由编码的 GabD 基因组成的 GabTD 操纵子的存在。因此，我们创建了ΔGabT和ΔGabTD菌株作为盐单胞菌缺陷突变株，其中仅删除GabT基因和删除两个GabTD基因，并分析了它们的盐胁迫耐受性和GABA生产特性。结果，在以GABA作为唯一碳源和氮源的条件下，GabTD的缺失抑制了盐单胞菌的生长，而单独缺失GabT并没有引起明显的生长抑制。因此，表明除GabT之外还存在具有GABAT活性的基因，但与生产GABA的盐单胞菌GOP-Gad菌株相比，GOP-GadΔGabT菌株中GABA的积累量增加，表明GABA发挥了作用。在 GABA 分解代谢中。此外，在对盐胁迫敏感性增加的不产生四氢嘧啶单胞菌菌株中，通过改变基于天冬氨酸的氨基酸的代谢途径，可以产生四氢嘧啶以外的氨基酸作为渗透压调节剂，从而提高盐胁迫耐受性。建议说。上述结果表明，盐单胞菌具有产生四氢嘧啶以外的氨基酸作为主要渗透压调节剂的巨大潜力。未来，预计该研究成果将用于开展盐单胞菌的研究，该单胞菌将作为用于饲料添加剂等的氨基酸的细胞工厂。