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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05359/
• 关键词: 糖消費; 代謝センサー; コリネ型細菌; 遺伝子発現; 中央代謝経路; 代謝制御; 糖消費速度

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。

The production rate of useful substances by microorganisms is necessary. The relationship between sugar consumption rate and metabolic pathway is unclear. There is a possibility that the occurrence of a gene in the central metabolic pathway may affect the rate of sugar consumption and the rate of sugar consumption. The purpose of this study is to investigate the role of acid-producing bacteria in industrial utilization. The wild strain ATCC 13032 (WT strain) of the C-type bacteria was used to increase the H+-ATPase activity and decrease the H+-ATPase activity of the strain (atpG-t817c strain)(Sawada et al., J. Biosci. Bioeng. (2012)）。The consumption rate of the products is low, and the consumption rate of the products is low. The results showed that atpG-t817c strain increased by 125% compared with wild strain, and ptsG strain decreased by 79% compared with wild strain. The expression of mRNA was extracted from each cell at the time of proliferation, and then analyzed by qRT-PCR. The results showed that there was a positive correlation between sugar consumption rate and 41 genes in the central metabolic pathway, a negative correlation between sugar consumption rate and 15 genes in the central metabolic pathway, and a negative correlation between sugar consumption rate and 3 genes in the central metabolic pathway. The results showed that the change of sugar consumption rate in the middle of the metabolic pathway was related to the change of protein production rate in the middle of the metabolic pathway

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 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