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未利用資源からの高効率ブタノール生産を目指した学際的研究の実現と推進

实现和促进跨学科研究，旨在利用未利用的资源高效生产丁醇

基本信息

批准号：
14J02694
负责人：
野口拓也
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

微生物発酵プロセスにおいて、グルコースの存在によってキシロースといった他の糖の消費が抑制される事象をカーボンカタボライト抑制（CCR）と呼ぶ。我々はこれまでの研究でセロビオース/キシロース混合糖がCCRを回避したブタノール発酵を可能にすることを明らかにした。したがって当該年度は【CCR回避時の糖輸送および代謝メカニズムの解明と高効率キシロース代謝株創出】を目的として研究を行った。まず、CCR、非CCR条件間で発現量が異なる遺伝子を探索するためにRT-PCRを行った。その結果、ヒスチジン含有リン酸転移タンパク質（HPr）キナーゼ（HPrK）をコードする遺伝子（hprK）の発現量に顕著な差が見られた。そこで、hprKと以前の酵素活性測定試験でCCR、非CCR条件間で3倍活性に差が見られたキシロースイソメラーゼ遺伝子（xylA）について、Real time RT-PCRによる定量解析を行った。実験の結果、非CCR条件下のhprK発現量はCCR条件と比較して45%低下していることが明らかとなった。一方、xylAは10%程度発現量が増加していた。HPrKはCCR機構において中心的な役割を果たす酵素であり、したがってセロビオース/キシロース混合糖利用時のCCR回避はhprK発現量の低下が主な要因であることが示唆された。次に、CCR、非CCR時の細胞内中間代謝物の動態を明らかにするために、メタボローム解析を行った。CCR条件下の代謝物量を1として比較した結果、キシロース代謝を担うペントースリン酸経路（PPP）の代謝物量は条件間で顕著な差は見られなかった。これはPPPが可逆反応であり、解糖系の中間代謝物と共役しているためであると考えられる。したがって、CCR条件下ではキシロース輸送および上流経路（キシロース→キシルロース→PPP）に律速段階が存在するということが示唆された。

The suppression of microbial fermentation and the suppression of other sugar consumption due to the presence of cockroaches has led to a rapid increase in CCR suppression (CCR) and calls. We have a lot of research to do. This year's CCR study was conducted with the aim of avoiding sugar transport and metabolism. RT-PCR was performed in different detection quantities between CCR and non-CCR conditions. As a result, the difference in the occurrence of HprK and HprK is observed. The enzyme activity assay was performed under CCR and non-CCR conditions. The enzyme activity assay was 3-fold higher than that under CCR and non-CCR conditions. The enzyme activity assay was performed under Real time RT-PCR. The results show that hprK occurrence under non-CCR condition is 45% lower than CCR condition. One side, xylA is 10% higher than the other. HPRK is the main cause of the decrease in the production of CCR when CCR is used in the production of mixed sugars. The dynamics of intracellular intermediate metabolites in CCR, CCR and non-CCR were analyzed. The amount of metabolites under CCR conditions is 1:00 to 1:00 to 1:00. The intermediate metabolites of the glycophytic system are reversible and soluble in PPP. Under CCR conditions, the speed of transmission and the speed of the upstream channel (PPP) are determined.