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理研、ラン藻からのアミノ酸生産を増大 CO2からの有用物質生産に期待

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理研、ラン藻からのアミノ酸生産を増大 CO2からの有用物質生産に期待

理化学研究所は、微細藻類「ラン藻」を遺伝子改変し、代謝能力や光応答反応を変化させることに成功し、これによりアミノ酸の生産を効率的に増加できることが分かったと発表した。

研究グループは、淡水性ラン藻「シネコシスティス」の遺伝子を改変し、細胞内のHik8タンパク質量を増加させたHik8過剰発現株を作製。このHik8過剰発現株の細胞内代謝産物を測定したところ、炭素の貯蔵源であるグリコーゲンが大きく減少することや、グリシン、アスパラギン酸など、光の条件に応じて7種類のアミノ酸が増加することが分かった。

次に、代謝変化の原因を調べるために、代謝の制御に重要なタンパク質「SigE」の量を測定した結果、Hik8過剰発現株では対照株(野生株)と異なり、暗条件下でもSigEが分解されないことが分かった。つまりHik8タンパク質によって、暗条件下でもタンパク質や転写産物の分解が抑制されるなど、光応答性が変化することが明らかになった。

SigEタンパク質量の比較

SigEタンパク質量の比較

暗条件でHik8過剰発現によって変化する代謝の模式図

暗条件でHik8過剰発現によって変化する代謝の模式図

数種類のアミノ酸が増加するという結果は、ラン藻の代謝改変を進展させることで、二酸化炭素(CO2)を利用した有用物質の生産につながる可能性を示している。今後、Hik8過剰発現株を詳細に解析することで、ラン藻細胞の分子メカニズムという基礎生物学と、有用物質生産という応用研究に重要な知見が得られ、アミノ酸や糖などの効率的な生産につながることが期待される。

ラン藻は植物と似た光合成を行い、光エネルギーとCO2を使い、バイオプラスチックや糖、アミノ酸、色素などの有用物質を作ることができる。ラン藻の光合成メカニズムを分子レベルで理解できれば、将来的に光とCO2を使ったものづくりにつながると期待され、有用物質の効率的な生産方法の開発が求められている。

ラン藻種に保存されている情報を伝達するタンパク質「ヒスチジンキナーゼ」の1つであるHik8は代謝酵素の発現を制御する可能性があるとされていたが、代謝の仕組みに対し、実際にどのような影響を与えるかは分かっていなかった。

【参考】
理化学研究所 - 情報伝達タンパク質「Hik8」で、ラン藻のアミノ酸生産を効率化

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