糖消費速度を感知する代謝センサーシステムの解明

阐明检测糖消耗率的代谢传感器系统

基本信息

批准号：
21K05359
负责人：
柘植陽太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa University
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

项目摘要

微生物を用いた有用物質の生産には速い糖消費速度が必要である。現在、糖消費速度の向上のために代謝遺伝子の高発現などが行われているが、糖消費速度と中央代謝経路の遺伝子の発現レベルの関係については未だ不明な点が多い。もし中央代謝経路の遺伝子の発現レベルが糖消費速度と連動して変化するのであれば、糖消費速度を感知するセンサーが存在する可能性がある。そこで本研究ではアミノ酸生産菌として工業利用されているコリネ型細菌をモデルとして代謝センサーシステムの解明を行うことを目的とした。コリネ型細菌の野生株ATCC 13032（WT株）に加えて、グルコース消費速度が増加する株としてH+-ATPase活性を低下させたatpG一塩基置換株（atpG-t817c株）を使用した（Sawada et al., J. Biosci. Bioeng. (2012)）。また、グルコース消費速度が低下する株として、グルコースの取り込みとリン酸化に関わるホスホトランスフェラーゼシステムの遺伝子（ptsG）の欠損株を使用した。使用する3株を好気条件下で培養して単位菌体量あたりのグルコース消費速度を算出した結果、atpG-t817c株は野生株より125%増加し、ptsG株は野生株より79%減少した。次に対数増殖期における各株の細胞を採取してmRNAを抽出した後、qRT-PCRにより転写解析を行った。その結果、中央代謝経路の41遺伝子のうち、15遺伝子の発現レベルが糖消費速度と正の相関を示し、3遺伝子の発現レベルが負の相関を示した。以上の結果から、コリネ型細菌において糖消費速度の変化に連動して中央代謝経路の遺伝子の発現レベルが変動することが明らかになった。

使用微生物生产有用的物质需要快速糖消耗率。当前，正在进行高度表达代谢基因以提高糖消耗率，但是关于糖消耗速率与中央代谢途径中基因表达水平之间的关系仍然存在许多未知。如果中央代谢途径中基因的表达水平与糖消耗率有关，则可能会有传感器感知糖消耗率。因此，这项研究旨在使用Coryneform细菌阐明代谢传感器系统，这些细菌在工业上用作产生氨基酸的细菌作为模型。除了野生的Coryneform细菌ATCC菌株ATCC 13032（WT菌株）外，ATPG单碱基取代菌株（ATPG-T817C菌株）具有降低H+-ATPase活性的菌株，可提高葡萄糖消耗率（Sawada等人，J.Biosci。Bioeng。Bioeng。（2012））。此外，降低葡萄糖消耗率的菌株是磷酸转移酶系统（PTSG）的缺陷菌株，该菌株参与葡萄糖摄取和磷酸化。在有氧条件下培养了三种菌株，以计算出每单位细胞体积的葡萄糖消耗速率，而与野生菌株相比，ATPG-T817C菌株增加了125％，而与野生菌株相比，PTSG菌株降低了79％。接下来，收集对数生长阶段中每个菌株的细胞并提取mRNA，并通过qRT-PCR进行转录分析。结果，在中央代谢途径的41个基因中，15个基因的表达水平与糖消耗率正相关，并且3个基因的表达水平负相关。以上结果表明，中央代谢途径中基因的表达水平随着Coryneform细菌的糖消耗率的变化而波动。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

糖消費速度の変化に応答して発現変動する代謝遺伝子の解析

分析其表达随糖消耗率变化而变化的代谢基因

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurauchi Tatsuhiro;Matsui Kotaro;Shimasaki Takafumi;Ohtsuka Hokuto;Tsubouchi Satoshi;Ihara Kunio;Tani Motohiro;Aiba Hirofumi;出水庸介;山口陽，豊田晃一，和田大，乾将行，横田篤，柘植陽太
通讯作者：
山口陽，豊田晃一，和田大，乾将行，横田篤，柘植陽太