Elucidation of mechanism for regulation of amino acid metabolism in moderately halophilic bacteria and its application to recycle biotechnology

2022年度は、ハロモナスのグルタミン酸過剰生産変異株（GOP株）にグルタミン酸脱炭酸酵素を導入したGABA生産株（GOP-Gad株）のGABA生産効率の向上のため、ハロモナスのGABA異化経路の解析を行なった。まず、ハロモナスゲノム情報を解析した結果、GABAをコハク酸にまで異化する2つの鍵酵素であるGABAアミノ基転移酵素（GABAT）をコードしたGabT遺伝子及びコハク酸セミアルデヒド脱水素酵素（SSADH）をコードしたGabD遺伝子からなるGabTDオペロンの存在が明らかとなった。そこで、GabT遺伝子単独、及びGabTDの両遺伝子を欠失したハロモナス欠損変異株として、ΔGabT株及びΔGabTD株を作製し、それぞれの塩ストレス耐性とGABA生産特性について解析した。その結果、GABAを単一炭素・窒素源とした条件下で、GabTDの欠失によりハロモナスの生育が阻害されたのに対して、GabT単独の欠失では顕著な生育阻害は観察されなかった。よって、GabT以外にもGABAT活性を有する遺伝子の存在が示唆されたが、GABAを生産するハロモナスGOP-Gad株と比較して、GOP-GadΔGabT株でGABA蓄積量が増加していたことから、GabTがGABAの異化に機能することが示唆された。さらに、塩ストレス感受性が高まったハロモナスのエクトイン非生産株において、アスパラギン酸系アミノ酸の代謝経路を改変することにより、エクトイン以外のアミノ酸類を浸透圧調節物質として生産することにより塩ストレス耐性が向上することが示唆された。以上の結果により、ハロモナスはエクトイン以外のアミノ酸類を主要な浸透圧調節物質として生産する潜在的な能力が高いことが明らかとなった。今後は、本研究成果を活用することにより、飼料添加物等に有用なアミノ酸類の細胞工場となるハロモナスの開発研究への展開が期待される。

2022年度は、ハロモナスのグルタミン酸過剰生産変異株（GOP株）にグルタミン酸脱炭酸酵素を導入したGABA生産株（GOP-Gad株）のGABA生産効率の向上のため、ハロモナスのGABA異化経路の解析を行なった。まず、ハロモナスゲノム情報を解析した結果、GABAをコハク酸にまで異化する2つの鍵酵素であるGABAアミノ基転移酵素（GABAT）をコードしたGabT遺伝子及びコハク酸セミアルデヒド脱水素酵素（SSADH）をコードしたGabD遺伝子からなるGabTDオペロンの存在が明らかとなった。そこで、GabT遺伝子単独、及びGabTDの両遺伝子を欠失したハロモナス欠損変異株として、ΔGabT株及びΔGabTD株を作製し、それぞれの塩ストレス耐性とGABA生産特性について解析した。その結果、GABAを単一炭素・窒素源とした条件下で、GabTDの欠失によりハロモナスの生育が阻害されたのに対して、GabT単独の欠失では顕著な生育阻害は観察されなかった。よって、GabT以外にもGABAT活性を有する遺伝子の存在が示唆されたが、GABAを生産するハロモナスGOP-Gad株と比較して、GOP-GadΔGabT株でGABA蓄積量が増加していたことから、GabTがGABAの異化に機能することが示唆された。さらに、塩ストレス感受性が高まったハロモナスのエクトイン非生産株において、アスパラギン酸系アミノ酸の代謝経路を改変することにより、エクトイン以外のアミノ酸類を浸透圧調節物質として生産することにより塩ストレス耐性が向上することが示唆された。以上の結果により、ハロモナスはエクトイン以外のアミノ酸類を主要な浸透圧調節物質として生産する潜在的な能力が高いことが明らかとなった。今後は、本研究成果を活用することにより、飼料添加物等に有用なアミノ酸類の細胞工場となるハロモナスの開発研究への展開が期待される。