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Improving activities of cyanobacterial enzymes for hydrocarbon biosynthesis and the applications for the production of biofuels

提高蓝藻酶的碳氢化合物生物合成活性及其在生物燃料生产中的应用

基本信息

批准号：
18J14539
负责人：
工藤恒
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14539/
关键词：
ラン藻バイオ燃料炭化水素酵素タンパク質工学

项目摘要

ラン藻の炭化水素生産にはアシルACP還元酵素（AAR）とアルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ（ADO）の2つの酵素が関与している。酵素AAR、ADOは微生物の炭化水素生産における鍵となる酵素であるが活性が低い。このため、バイオ燃料生産への応用には両酵素の高活性化が必要不可欠である。酵素AARについては、前年度にて低活性型AARの変異解析より、6つのアミノ酸変異が炭化水素生産量を大きく増加させることを見出した。そこで、これら6つの変異を組み合わせた多重変異導入を行ったところ、野生型に比べて炭化水素合成量が最大60倍以上増加した高機能化AAR変異体を創出でき、既存の高活性型AARでの炭化水素生産量と同等以上であった。これらAARに関する研究を論文として発表できた（1報目）。酵素ADOについては、10種類のラン藻由来ADOについて活性を比較し、高活性型ADO（7942ADO）と低活性型ADO（7421ADO）を見出した。次に、7942ADOのアミノ酸配列に7421ADOのアミノ酸配列を近づけるような一アミノ酸置換変異を行った。7421ADO一アミノ酸置換変異体を40個作製し活性測定を行った結果、酵素活性を向上させることができた。さらに可溶性発現量も増大した変異体が得られた。得られた高活性化ADO変異体は高機能化AARと同様に炭化水素の大量生産に大きく貢献しうる。これらADOに関する研究を論文として発表できた（2報目）。本研究で得られた高機能化AAR、ADOなどをラン藻内で発現させることによって、ラン藻での炭化水素生産量を大きく向上させることに成功した。以上の成果より、本研究で創出された高機能化AAR、ADOはラン藻でのバイオ燃料生産の実用化に大きく貢献できると期待される。

2 enzymes involved in the production of carbon dioxide in algae: AAR and ADO Enzyme AAR and ADO are low in activity in the production of carbonized water by microorganisms. High activity of enzymes is essential for the production of fuel. The enzyme AAR was detected in the middle of the year, and the difference analysis of the low activity type AAR in the previous year showed that the production of carbonized water increased greatly. The amount of carbonized water synthesized by wild-type AAR was increased by more than 60 times compared with that by high-functional AAR. The amount of carbonized water produced by existing high-active AAR was increased by more than 60 times compared with that of wild-type AAR. The research papers related to AAR were published in the first report. ADO activity comparison, high activity ADO (7942ADO) and low activity ADO (7421ADO) were found 7942ADO is not available for acid alignment 7421ADO is not available for acid alignment 7421 ADO1-Acid Substitution 40 Activity Assay Results The amount of soluble protein present in these cells increased significantly. High activity ADO and high functionality AAR can contribute greatly to mass production of carbon dioxide. This article is about the development of research papers (2). This study was successful in achieving high functional AAR, ADO and carbon dioxide production in algae. The above achievements, this study has created a high functional AAR, ADO and other related technologies for the application of fuel production.