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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

基本信息

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

项目摘要

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。

PMPE (Parallel Metabolic Pathway Engineering) is a new metabolic engineering technology. PMPE is responsible for the utilization of carbon sources in both independent metabolic pathways. PMPE's carbon supply is completely shut down. The carbon supply of TCA is supplemented by Dahms. Dahms circuit, sugar system and PP circuit, acid supply, dissimilation circuit Metabolic modification of carbon MA production and utilization of carbon MA production and utilization of carbon MA production PMPE metabolic system has been established, and the minimum culture conditions are established. PMPE plant MA production pathway introduced, mixed sugar, carbon source, culture, 10 g/L mixed sugar, 1.6 g/L MA production, compared to the plant production rate of 2.3 times, yield rate of 2.6 times PMPE Metabolite System Design and Function Confirmation In addition, the optimization of pH was carried out, and the MA production rate of 4.3 g/L and consumption rate of 0.31 g/g were achieved. The production rate is the highest in the world, and PMPE is the highest in the world. The results of the study on the use of products other than PMPE and the improvement of productivity in the production process The results of this study are as follows: