微生物コミュニティーにおける双安定(bistability)の二次代謝への応用

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究で用いた枯草菌は、定常期に入ると抗生物質生産を開始するとともに、胞子形成も行う。この胞子と栄養細胞という2つの安定な状態が、双安定(bistability)的に共存する状態において、休眠状態にある胞子を活性化する条件を物質生産に応用する方法として、発芽した細胞をもう一度抗生物質生産に寄与させることが考えられる。このことにより、高生産性が可能となることが期待される。この"second stage production"のメカニズムを解明することとスケールアップの予備的検討を行うことを目的とした。ガラスカラムリアクターへの応用においては、酸素濃度をコントロールすることにより、栄養細胞の割合を高めることにより抗生物質の生産性を高めることを試みた。さらに、この検討と並行して、リアクター内に充填する基質の検討も行い増殖の良好な基質であるオカラに加えて、空隙率の高いことが期待される麦芽抽出エキス残渣も用いた。これらの検討により抗生物質生産にとって有効に働く共存状態がリアクター内に誘導される条件と生産性との関係性が示された。また、液体培養とバイオフィルムリアクターとの比較を試みたところ、液体培養で有効な温度上昇によるsecond stage productionの誘導は、バイオフィルムリアクターでは有効ではないことが示された。しかし、通常の条件で形成されたバイオフィルムの解析を行ったところ、バイオフィルム内に、栄養細胞が豊富に含まれる画分が発生していること、生産される2種類のリポペプチドにおいて、培養液の体積と温度の影響がまったく異なる挙動を示すことが見出された。