乳酸球菌においてペントースから高収率でL-乳酸を生成する新規代謝機構の解明

阐明乳酸球菌中从戊糖高产产生 L-乳酸的新代谢机制

• 批准号: 10760055
• 负责人: 田中 賢二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kinki University (1999)Kyushu University (1998)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10760055/
• 关键词: 乳酸菌; ペントース; キシロース; L-乳酸; Lactococcus lactis; ホスホケトラーゼ; ホモ発酵; 乳酸発酵; 代謝機構; metabolioc flux analysis; ポリ乳酸

我々が分離した乳酸球菌Lactococcus lactis IO-1は,キシロースの資化能にたいへん優れており,その乳酸収率は従来知られたキシロース代謝経路すなわちphosphoketolase経路(PPK経路)では説明不可能な高い値を示す.そこで、このような高乳酸収率を可能とする新しい代謝経路の解明を試みみた.L.lactis IO-1の連続および回分培養試験を種々の条件下で実施し,キシロース濃度,希釈率,窒素源濃度,菌体の増殖時期などの環境要因の変化が物質収支に及ぼす影響について検討した.その結果、本菌では、高いキシロース濃度ではその乳酸収率がPPK経路によって得られる理論収率(1.0mol-lactate/mol-xylose)を大幅に越え、逆に低いキシロース濃度では乳酸収率が激減し、酢酸やエタノール、蟻酸の生成が増加することが明らかになった。このことは、本菌ではC_5化合物であるキシロースをC_3とC_2化合物へ分解することなく完全にC_3にのみ変換する代謝経路が存在し、高キシロース濃度ではこれ優先的に働いていることを示唆している。そこで、乳酸菌の糖代謝に関与する諸酵素の活性が培養環境によってどのように変化するかを調べたところ、やはり高いキシロース濃度ではphosphoketolase経路の活性が弱くなり、トランスアルドラーゼやトランスケートラーゼの活性が強くなることがわかった。これら2つの酵素はペントース燐酸経路のキー酵素であり、本菌では3モルのペントース(C_5)から5モルのピルビン酸(C_3)が合成されていることがほぼ立証された

I 々が isolated た Lactococcus lactis IO - 1 は, キ シ ロ ー ス の endowment is changed to に た い へ ん optimal れ て お り, そ の rate of lactic acid 収 は 従 to know ら れ た キ シ ロ ー ス metabolic 経 road す な わ ち phosphoketolase 経 road (PKK 経 road) で は shows high could not have な い numerical を す. そ こ で, こ の よ う な high rate of lactate 収 を may と す る new し い metabolic 経 の solution Ming を try みみた.L. actis IO - 1 の even 続 お よ び points back training test を kind 々 で の conditions be し, キ シ ロ ー ス concentration, 釈 rate, smothering source concentration, bacteria の raised colonization period な ど の environment by の - が material に 収 branch and ぼ す influence に つ い て beg し 検 た. そ の result, the bacteria で は, high い キ シ ロ ー ス concentration で は そ の rate of lactic acid 収 が PKK 経 road に よ っ て Have ら れ る theory 収 rate (1.0 mol - lactate/mol - xylose) を に substantially more え, low inverse に い キ シ ロ ー ス concentration で は が shock し reduction, boggy acid lactic acid 収 rate や エ タ ノ ー ル, formic acid の generated が raised plus す る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の こ と は, the bacteria で は C_5 compound で あ る キ シ ロ ー ス を C_3 と C_2 compounds へ す る こ と な く completely に C_3 に の み variations in す る が し, high metabolic 経 road キ シ ロ ー ス concentration で は こ れ priority に 働 い て い る こ と を in stopping し て い る. そ こ で, lactic acid bacteria の sugar metabolism に masato and す る の the enzyme activity of が culture に よ っ て ど の よ う に variations change す る か を adjustable べ た と こ ろ, や は り high い キ シ ロ ー ス concentration で は phosphoketolase 経 road の active が weak く な り, ト ラ ン ス ア ル ド ラ ー ゼ や ト ラ ン ス ケ ー ト ラ ー ゼ の strong active が く な る こ と Youdaoplaceholder0 った. こ れ ら 2 つ の enzyme は ペ ン ト ー ス 燐 acid 経 road の キ ー enzyme で あ り, this bacterium で は 3 モ ル の ペ ン ト ー ス (C_5) か ら 5 モ ル の ピ ル ビ ン acid (C_3) が synthetic さ れ て い る こ と が ほ ぼ testification さ れ た

项目成果

Kenji Tanaka: "Investigation on the utility of pineapple juice and the waste as low cost substrate for ethanol fermentation by Zymomonas mobilis" J.Ferment.Bioeng.印刷中. (1999)

Kenji Tanaka：“菠萝汁和废物作为运动发酵单胞菌乙醇发酵的低成本底物的效用的研究”J.Ferment.Bioeng.In press（1999）。

Kenji Tanaka: "Investigation on the Utility of pineapple juice and the waste as low cost substrate for ethanol・・・"Journal of Bioscience & Bioengineering. 87巻5号. 642-646 (1999)

Kenji Tanaka：“菠萝汁和废物作为乙醇低成本底物的用途的调查……”《生物科学与生物工程杂志》，第 87 卷，第 5 期。642-646 (1999)

石崎文彬(共著): "ポストペトロケミストリーとしてのLactate Industry I 実験するための高速高収率L乳酸発酵"化学工学論文集. 25巻・2号. 136-142 (1999)

Fumiaki Ishizaki（合著者）：“乳酸工业 I 作为后石油化学：用于实验的高速、高产 L-乳酸发酵”，《化学工程杂志》，第 25 卷，第 2 期。136-142（1999 年）。 ）

石崎文彬: "ポストペトロケミストリーとしてのLactate industryを実現するための高速高効率L-乳酸発酵." 化学工学論文集. 印刷中. (1999)

Fumiaki Ishizaki：“高速、高效的 L-乳酸发酵，实现后石油化学工业”，《化学工程杂志》，1999 年出版。