発酵阻害物質バニリン存在下での酵母mRNAfluxの解析と優良酵母育種への応用

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木質・草本系バイオマスの糖化・前処理の際に副産物として生じるバニリンやフルフラール、HMF(5-ヒドロキシメチルフルフラール)は酵母の生育・発酵を阻害するバイオマス由来発酵阻害物質であり、第2世代バイオエタノールの効率的生産や製造コスト削減をはかる上で大きな障壁となっている。さらにこれらの発酵阻害物質は酵母の翻訳活性を強く阻害するため、大部分の遺伝子は転写が活性化されても翻訳産物レベルには反映されない。そのため、多コピーベクターで遺伝子を酵母細胞に導入しても、バイオマス加水分解産物溶液中では遺伝子が翻訳されないため、期待に沿う効果が得られないことも多い。一方で、ごく一部のmRNAは翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることが知られている。そこで研究代表者らは、高濃度バニリンによる翻訳抑制下でも優先的に翻訳される遺伝子の同定に取り組んだ。昨年度は、ADH7が高濃度バニリンストレス下で優先的に翻訳されることを見出した(Nguyen et al., 2015)。今年度はNADH依存型のアルコール脱水素酵素をコードするBDH2のmRNAも高濃度バニリンストレス下で効率的に翻訳されることを新たに見出した。さらに、ADH7がバニリンとHMFによってしかその発現が誘導されないのに対し、BDH2の発現は、バニリンとHMFに加えフルフラールによっても誘導されることを確認した。また、ADH7とBDH2に加えて機能未知の遺伝子VIE1の発現が高濃度バニリンやHMF、フルフラールによって誘導されることを見出すとともに、VIE1の発現誘導効率はADH7やBDH2よりも優れていることを確認した。また、ADH7やBDH2、VIE1のプロモーターを用いてバイオマス由来発酵阻害物質存在下で他の遺伝子の発現を誘導することにも成功しており、ADH6の発現誘導などを通して各発酵阻害物質に対する耐性改善にも成功した。