代謝産物を直接活用可能な細胞プラスチックスの新規利用プラットフォームの開発

緑藻細胞を細胞プラスチックスの素材として利用する場合、細胞内の油脂は保湿成分としての価値がある。緑藻が生きていると細胞構造が壊れず細胞内に蓄積された油脂を維持しやすいが、同時に環境における微生物コンタミネーションを引き起こす。UV-C照射は細胞構造を維持させやすく殺処理法の有力な選択肢の一つであるが、細胞内代謝産物やその代謝フローへの影響は不明であった。そこで本研究は緑藻Chlamydomonas reinhardtiiに対するUV-C照射の影響を細胞生存率、油脂含有率とその組成、遺伝子転写量の推移で評価し、その応答を明らかにした。はじめに、UV-C照射強度 3.49 mW·cm-2, 細胞液深度5 mmであれば細胞密度1.6×107 cells·mL-1以下の場合10分間のUV-C照射で細胞が死滅することを示した。次に、UV-C照射前後で細胞内の油脂に有意な差が見られないことを明らかにした。さらに、トランスクリプトミクス解析において、ストレス応答で油脂合成に代謝を流そうとするのではなく、UV-Cの照射がcyclopropane fatty acid synthaseなどの油脂合成の主要な遺伝子転写量の低下によって油脂の合成が阻害され、enoyl-CoA hydratase/3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenaseといった油脂の分解やIsocitrate dehydrogenase (NAD+)といったTCA回路のNADH2+やFADH2の生産を促す代謝関連遺伝子が活性化したことを明らかにした。UV-C照射時のC. reinhardtiiの細胞応答を遺伝子転写レベルで報告した初めての報告であった。また前年度エレクトロポレーションによる導入の最適化を進めた結果、ゲノム編集によりFKB12にビタミンE合成関連遺伝子の挿入に成功した。

緑藻細胞を細胞プラスチックスの素材として利用する場合、細胞内の油脂は保湿成分としての価値がある。緑藻が生きていると細胞構造が壊れず細胞内に蓄積された油脂を維持しやすいが、同時に環境における微生物コンタミネーションを引き起こす。UV-C照射は細胞構造を維持させやすく殺処理法の有力な選択肢の一つであるが、細胞内代謝産物やその代謝フローへの影響は不明であった。そこで本研究は緑藻Chlamydomonas reinhardtiiに対するUV-C照射の影響を細胞生存率、油脂含有率とその組成、遺伝子転写量の推移で評価し、その応答を明らかにした。はじめに、UV-C照射強度 3.49 mW·cm-2, 細胞液深度5 mmであれば細胞密度1.6×107 cells·mL-1以下の場合10分間のUV-C照射で細胞が死滅することを示した。次に、UV-C照射前後で細胞内の油脂に有意な差が見られないことを明らかにした。さらに、トランスクリプトミクス解析において、ストレス応答で油脂合成に代謝を流そうとするのではなく、UV-Cの照射がcyclopropane fatty acid synthaseなどの油脂合成の主要な遺伝子転写量の低下によって油脂の合成が阻害され、enoyl-CoA hydratase/3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenaseといった油脂の分解やIsocitrate dehydrogenase (NAD+)といったTCA回路のNADH2+やFADH2の生産を促す代謝関連遺伝子が活性化したことを明らかにした。UV-C照射時のC. reinhardtiiの細胞応答を遺伝子転写レベルで報告した初めての報告であった。また前年度エレクトロポレーションによる導入の最適化を進めた結果、ゲノム編集によりFKB12にビタミンE合成関連遺伝子の挿入に成功した。