バイオマス資源からのアジピン酸発酵生産技術の開発

生物质资源发酵生产己二酸技术开发

• 批准号: 17J01951
• 负责人: 藤原 良介
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01951/
• 关键词: 大腸菌; ムコン酸; 代謝工学; 合成生物学; グルコース; キシロース; バイオプロダクション; シキミ酸経路; Muconic acid; metabolic engineering; glucose; xylose; Escherichia coli; fusion protein

ターゲットであるムコン酸（MA）の生産収率向上に向け、PMPE（Parallel Metabolic Pathway Engineering）と名付けた新たな代謝工学技術を開発した。PMPEは、２つの独立した代謝経路を“パラレル”に共存させ、それぞれの代謝系で異なる炭素源を利用する戦略である。PMPEの実現に向け、グルコースからTCAサイクルへの炭素供給を完全に遮断した。続いて、TCAサイクルへの炭素供給を補うために、Dahms経路を導入した。Dahms経路は、解糖系及びPP経路を経ることなくピルビン酸とグリオキシル酸を供給するキシロース異化経路である。この代謝改変によりグルコース由来の炭素をMA生産に利用し、キシロース由来の炭素をTCAサイクルで利用することで細胞増殖を行う、PMPE代謝系を設計した。PMPE代謝系を有する大腸菌代謝改変株（PMPE株）を構築し、最小培地で培養したところ、グルコース-キシロース混合糖を炭素源として増殖した。PMPE株にMA生産経路を導入し、グルコース-キシロース混合糖を炭素源として培養を行ったところ10 g/Lのグルコースから1.6 g/LのMAを産生し、対象株と比較して生産量が2.3倍、収率が2.6倍に向上した。また、メタボローム解析の結果、PMPE代謝系が設計通り機能していることが確認された。更に、培地の検討やpHの最適化を行ったところ、4.3 g/LのMAを生産し、消費グルコースに対するMA収率は0.31 g/gに達した。この収率はバッチ操作でのMA生産において世界最高値であり、PMPEが有効な戦略であることが示された。また、PMPEのMA以外の目的生産物への応用を検討した結果、L-チロシンや1,2-プロパンジオールの生産性を向上することに成功した。本成果はプレスリリースを始め新聞や海外メディアでも大きく取り上げられ、評価されている。

タ ー ゲ ッ ト で あ る ム コ ン acid (MA) に upward to け 収 の production rate, PMPE (Parallel Metabolic Pathway Engineering) と name pay け た new た な Metabolic Engineering technology を open 発 し た. PMPE は, 2 つ の independent し た metabolic 経 road を "パ ラ レ ル" に coexistence さ せ, そ れ ぞ れ の metabolic system で different な る carbon source を using す る 戦 slightly で あ る. PMPE の be presently に け, グ ル コ ー ス か ら TCA サ イ ク ル へ の carbon supply を に completely interrupt し た. Youdaoplaceholder0 続 て, TCAサ サ へ へ, へ carbon supply を supplement うために, Dahms is introduced into た た via を. Dahms は 経 road, sugar solution and び PP 経 road を 経 る こ と な く ピ ル ビ ン acid と グ リ オ キ シ ル acid を supply す る キ シ ロ ー ス alienation 経 road で あ る. こ の metabolic change - に よ り グ ル コ ー ス origin の carbon を MA production using に し, キ シ ロ ー ス origin の carbon を TCA サ イ ク ル で using す る こ と で cell line raised colonization を う, PMPE metabolic を design し た. PMPE metabolic system を have す る coliform metabolic change - plant (PMPE strains) を build し, minimum petty で cultivate し た と こ ろ, グ ル コ ー ス - キ シ ロ ー ス mixed sugar を carbon source と し て raised colonization し た. PMPE strains に を import し 経 road, MA production グ ル コ ー ス - キ シ ロ ー ス mixed sugar を carbon source と し て line cultivate を っ た と こ ろ 10 g/L の グ ル コ ー ス か ら 1.6 g/L の MA を し, like the strains of seaborne と compare し て production が up 2.3 times, 2.6 times が に 収 rate し た. Youdaoplaceholder0, メタボロ ム ム ム analysis <s:1> results, PMPE metabolic system が design general <s:1> function <s:1> て る る る とが とが とが confirmation された. More に, pei の beg や 検 line optimal pH の を っ た と こ ろ, 4.3 g/L の MA し を production, consumption グ ル コ ー ス に す seaborne る MA 収 rate は に up to 0.31 g/g し た. こ の 収 rate は バ ッ チ operation で の MA production に お い て on the world's highest numerical で あ り, PMPE が have sharper な 戦 slightly で あ る こ と が shown さ れ た. ま た, PMPE の MA の purpose beyond the produce へ の 応 with を beg し 検 た results, L - チ ロ シ ン や 1, 2 - プ ロ パ ン ジ オ ー ル の productive を upward す る こ と に successful し た. This achievement は プ レ ス リ リ ー ス を beginning め news や overseas メ デ ィ ア で も big き く take on り げ ら れ, review 価 さ れ て い る.

项目成果

糖の使い分けによる高収率物質生産技術の開発

利用不同糖类的高产材料生产技术开发

• 发表时间: 2018
• 作者: Fujiwara Ryosuke;Noda Shuhei;Tanaka Tsutomu;Kondo Akihiko;藤原 良介
• 通讯作者: 藤原 良介

糖代謝経路が改変された微生物

具有修饰糖代谢途径的微生物

• 发表时间: 2019

“Parallel Metabolic Pathway Engineering” of Escherichia coli for Shikimate Pathway Derivative Production from Glucose-Xylose Co-substrate

大肠杆菌“平行代谢途径工程”用于从葡萄糖-木糖共底物生产莽草酸途径衍生物

• 发表时间: 2020
• 作者: Fujiwara Ryosuke;Noda Shuhei;Tanaka Tsutomu;Kondo Akihiko
• 通讯作者: Kondo Akihiko

High yield production of muconic acid from glucose by supplementing the carbon source from xylose for cell growth.

通过补充木糖的碳源以促进细胞生长，从葡萄糖中高产地生产粘康酸。

• 发表时间: 2019
• 作者: Fujiwara Ryosuke;Noda Shuhei;Tanaka Tsutomu;Kondo Akihiko
• 通讯作者: Kondo Akihiko

代謝デザイン大腸菌を利用したムコン酸発酵生産

使用代谢设计的大肠杆菌发酵生产粘康酸

• 发表时间: 2017
• 作者: Fujiwara Ryosuke;Noda Shuhei;Tanaka Tsutomu;Kondo Akihiko;藤原 良介;藤原良介
• 通讯作者: 藤原良介