メタボロミクスを用いたナノ秒パルス電界による生体代謝制御技術の開発

利用代谢组学利用纳秒脉冲电场开发生物代谢控制技术

• 批准号: 21K04116
• 负责人: 越村 匡博
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Sasebo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04116/
• 关键词: ナノ秒高電界パルス; 膜損傷; エタノール生成量; ナノ秒パルス電界; エレクトロポレーション; 生菌数; メタボロミクス; 生体代謝制御

令和4年度はナノ秒高電界パルス（nsPEF）の印加が出芽酵母の増殖・細胞膜損傷およびエタノール生成能の相関について明らかにするため，増殖曲線の測定，膜損傷率の算出およびエタノールの定量分析について実験を行った。増殖曲線についてはnsPEF印加後新しい培地と混合しマイクロプレートリーダーで経時測定を行った。その結果，電界強度15 kV/cmおよび20 kV/cmを3分間印加した場合，定常期になる時間が約1.5倍長くなった。その理由としては同条件下においては死菌率が約75%とコントロールの約10倍であったことが原因であると考えられる。膜損傷への影響については，膜損傷の有無に関わらず全てを染色するDAPIと膜損傷がある際に細胞を染色するPIを用いて二重染色した後に蛍光顕微鏡により観察した。その結果，膜損傷率は電界強度10 kV/cmまではコントロールとほぼ同程度の損傷率であったが，15 kV/cm以上になると大きく増加し，最大で約7倍の差が生じた。細胞膜に対する電気穿孔の閾値が10 kV/cm前後であり，これを超える電界強度では細胞膜損傷により死滅することが明らかとなった。GCを用いたエタノールの定量分析の結果ではどの電界強度においても有意な差は見られなかった。その理由として，エタノール生成量を測定する際は生菌数を揃えて実験を行っているためであり，このことから膜損傷が生じるような電界強度を与えてもエタノール生産についてはほとんど影響を及ぼさないことが示唆された。

In the fourth year of this year, the growth of budding yeast and the correlation between cell membrane damage and cell membrane production energy were measured. The growth curve was measured and the membrane damage rate was calculated. The curve of growth is not stable. As a result, when the electric boundary strength is 15 kV/cm or more than 20 kV/cm, the steady state time is about 1.5 times longer. The reason for this is that under the same conditions, the rate of death is about 75%. The effect of membrane damage is observed by DAPI and PI staining. As a result, the film damage rate varies from 10 kV/cm to 15 kV/cm and increases to 7 times the maximum. The threshold value of cell membrane perforation is 10 kV/cm. The threshold value of cell membrane perforation is 10 kV/cm. The results of GC quantitative analysis show that there is a significant difference in the electrical field strength. The reason for this is that the number of bacteria produced in the production process is determined, and the film damage is caused by the electric field strength and the influence of the production process.

项目成果

高電界パルスにおける酵母のアルコール発酵能への影響

高电场脉冲对酵母酒精发酵能力的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Rin Takeuchi;Azumi Yotsuda;Sakura Hirayama;Takeshi Ihara;Takashi Yamasaki;Masahiro Koshimura;竹内凛，猪原武士，山崎隆志，越村匡博
• 通讯作者: 竹内凛，猪原武士，山崎隆志，越村匡博

The effect of pulse electric field on alcoholic fermentation ability of yeast

脉冲电场对酵母酒精发酵能力的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Rin Takeuchi;Azumi Yotsuda;Sakura Hirayama;Takeshi Ihara;Takashi Yamasaki;Masahiro Koshimura
• 通讯作者: Masahiro Koshimura