代謝工学に輸送工学と共培養を組み合わせた効率的な有用代謝産物生産系の開発

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植物が生産する特化代謝産物は多彩な生物活性を有し、医薬品原料などに用いられている。希少な有用化合物の安定供給を目指し、代謝工学が進展し微生物生産も可能となったが、生産性が低いなどの課題もある。本研究では、これまでに確立してきた輸送工学と共培養系を代謝工学と融合した複合微生物培養系を構築し、有用代謝産物の高生産と新奇な有用代謝産物の迅速な創出を行うことを目指している。本年度は、大腸菌とピキア酵母の共培養生産系の改良を行なった。これまでに当研究室で確立してきた培養系では大腸菌の生育と生産が抑制されていることが明らかとなったため、今回は、大腸菌とピキア酵母をそれぞれ、共培養用の培地で一定時間培養、酵素の発現誘導を行ってから共培養することとした。時間や細胞密度を検討することで、これまでの系に比べて40倍以上の生産性を示す系の確立に成功した。また、大腸菌の輸送工学として、レチクリン生産性大腸菌にMATE型アルカロイド輸送体NtJAT1を発現させた。レチクリンの生産や培地への放出が顕著に増加しており、本結果を論文として報告した（Yamada et al., 2022 BBB）。JAT1発現大腸菌における中間体排出の結果は、すでに報告していたDTX1発現大腸菌の結果とは異なっており、これらから、アルカロイド生産性微生物を用いることで、植物由来の輸送体の基質特異性などを検討できる可能性も示した。スチロピン生産性ピキア酵母に輸送体を発現させる実験については、レチクリン取り込み輸送体BUP1の形質転換用ベクターを構築した。また、アルカロイド排出輸送体を発現させたピキア酵母では、予備的な結果であるが、培地へのスチロピン放出が増加している結果が得られた。上記のように、共培養、輸送工学ともに進んでおり、多様な代謝産物の効率的な生産系へと進めていく予定である。