油糧酵母を用いて褐藻から油脂への新しい炭素の流れを創造するための基盤研究

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我が国の海域を含む世界の海域では膨大な量の炭素が褐藻（コンブやアカモクなど）として海中に固定されている。本研究の目的は、褐藻および褐藻に含まれるアルギン酸とマンニトールから高い効率で油脂を生産できる油糧酵母Yarrowia lipolytica（Yli）株を構築し、そのYli株を用いて褐藻から油脂を生産する油脂生産系を確立すること、すなわちYli株を用いて褐藻から油脂への新しい炭素の流れを創造することである。既に、DEH（褐藻の主要多糖アルギン酸がエンド型およびエキソ型アルギン酸リアーゼで分解されて生成するモノウロン酸）資化に必要な4つの遺伝子をYli Po1f株に導入することによりDEHを資化できるようにした代謝改変Yli株を構築済みである。目的達成のための基盤研究として本年度は、①代謝改変Yli株におけるDEH代謝の律速段階の特定とDEH資化能の向上、②Yli株のマンニトール代謝機序の解明、③エンド型アルギン酸リアーゼのYli株での分泌発現とYli株で最も多く分泌されるエキソ型アルギン酸リアーゼの特定を試みた。①に関しては、DEH資化に必要な4つの遺伝子の各々を代謝改変Yli株で追加発現させたところ、若干のDEH資化能の向上を確認した。②に関しては、RNA-seq解析により、マンニトールの代謝に必要なマンニトールデヒドロゲナーゼ候補遺伝子とマンニトール輸送体候補遺伝子を見いだした。③に関しては、エンド型アルギン酸リアーゼA1-Iの分泌発現プラスミド（XPR2シグナル配列を含む）を導入したYli株を構築し、本株を用いてYli株におけるA1-Iの細胞外発現に成功した。A1-Iの細胞外発現にXPR2シグナル配列が効果的であることが明らかとなった。他方、エキソ型アルギン酸リアーゼ（Atu3025、oalC6、AlyA5）各遺伝子の分泌発現プラスミドを導入したYli株を構築した。