理論収率を飛躍的に革新する代謝経路の分断と再構築

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今年度は1,2-プロパンジオールとレスベラトロールの各目的生産物質に応じて代謝経路を分断する大腸菌株の構築を行った。1,2-プロパンジオール生産株では前駆体であるジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)を、レスベラトロール生産株ではホスホエノールピルビン酸(PEP)を蓄積させるよう代謝経路の分断をおこなうことで各生産株の構築に成功した。これらの株にWeimberg経路やDahms経路といった外来微生物保有のキシロース資化経路や目的生産物質の生合成経路に関わる遺伝子を導入することで、グルコースとキシロースの混合糖での生育及び1,2-プロパンジオールとレスベラトロールの生産を確認した。1,2-プロパンジオール生産では更なる生産量増加のために1,2-プロパンジオール生合成経路に関わる各種遺伝子を高コピープラスミドにより過剰発現させた。しかしながら、生産量の増加にはつながらなかったため、酵素の発現量が律速ではないことが示唆された。レスベラトロール生産では前駆体の一つであるマロニルCoAの供給量の増加が生産量増加に寄与すると考えられているため、本研究でもマロニルCoA供給の向上に取り組んだ。マロニルCoA合成に関わる遺伝子の過剰発現によるマロニルCoA合成強化及び阻害剤添加によるマロニルCoAの消費抑制を代謝経路分断株でおこなった。その結果いずれにおいてもレスベラトロールの生産量増加が確認され、本研究で用いている株においてもマロニルCoA供給量の増加がレスベラトロールの生産量増加につながることが示唆された。