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J-GLOBAL ID：201802219432129452   整理番号：18A1007258

大腸菌における膜標的化ティラピアメタロチオネインとクロストリジウム代謝経路の共発現によるn-ブタノール生産の改善【JST・京大機械翻訳】

Improved n-butanol production via co-expression of membrane-targeted tilapia metallothionein and the clostridial metabolic pathway in Escherichia coli

著者 (5件)： Chin Wei-Chih (Department of Life Sciences, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan) ,  Lin Kuo-Hsing (Center of Cold Chain Logistics Certification, College of Management, National Kaohsiung First University of Science and Technology, Kaohsiung, Taiwan) ,  Liu Chun-Chi (Institute of Genomics and Bioinformatics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan) ,  Tsuge Kenji (Graduate School of Science, Technology and Innovation, Kobe University, Kobe, Japan) ,  Huang Chieh-Chen (Department of Life Sciences, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan)
資料名： BMC Biotechnology (Web)  (BMC Biotechnology (Web))
巻： 17  号： 1  ページ： 36  発行年： 2017年 
JST資料番号： U7348A  ISSN： 1472-6750  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 【背景】n-ブタノールは,代替燃料またはプラットフォーム化学のいずれかとして使用するための好ましい特性を有する。微生物を用いたバイオベースのn-ブタノール生産は,さらなる開発を必要とする新興の技術である。大腸菌のようなバイオ工業的微生物はn-ブタノールを生産するために工学されているが,活性酸素種(ROS)媒介毒性は生産性を制限する可能性がある。以前に,外膜標的化ティラピアメタロチオネイン(OmpC-TMT)が,宿主細胞における酸化ストレスを減少させるために,ヒトおよびマウスメタロチオネインよりもROSスカベンジャーとしてより効果的であることを示した。【結果】クロストリジウムn-ブタノール経路を含む宿主株(BUT1DE)は,ROS蓄積により,成長速度の低下とn-ブタノール生産性の制限をもたらした。クロストリジウムn-ブタノール経路を,同時ROS除去のために大腸菌(BUT3-DE)において誘導性OmpC-TMTと共操作し,n-ブタノール生産性に及ぼすその影響を調べた。OmpC-TMTを過剰発現する細胞のROS捕捉能を調べ,容量の約2倍の増加を示した。修飾株はn-ブタノール生産性を320mg/Lに改善したが,対照株は95.1mg/Lのみを生産した。トランスクリプトーム解析により,BUT3-DE株において,酸化的リン酸化,フルクトース及びマンノース代謝及び解糖/グルコネオゲネシスに関与する遺伝子を含むBUT3-DE株におけるそれらの発現と比較して有意に差次的に発現する3つの主要なKEGG経路を明らかにした。結論:これらの結果は,OmpC-TMTがROSを除去することによってn-ブタノール生産を増加させることができることをトランスクリプトーム解析により,n-ブタノールはキノン機能不全を引き起こし,酸化-リン酸化関連nuoオペロンダウンレギュレーションをもたらし,NADHをNAD+に変換し,プロトン駆動力を発生させる能力を低下させることを示唆した。しかし,フルクトースおよびマンノース代謝関連遺伝子(Fuca,SrLeおよびSrLa)は上方制御され,解糖/グルコネオゲネシス関連遺伝子(pfkB,pgm)は下方制御され,NADH/NAD+酸化還元の調節および追加のATP枯渇の防止を助けた。これらの結果は,より多くのNADHとATPがn-ブタノール合成経路で必要であることを示した。本研究は,酸化ストレスを低減する能力を通して,微生物のロバスト性と毒性化学物質の生産を増加させる可能性のあるアプローチを示す。Copyright 2018 The Author(s). All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *ティラピア ,  毒性 ,  *大腸菌 ,  *メタロチオネイン ,  アップレギュレーション ,  *代謝経路 ,  スカベンジャー ,  ダウンレギュレーション ,  遺伝子 ,  グルコネオゲネシス ,  酸化ストレス ,  ヒト ,  キノン ,  *クロストリジウム属 ,  *微生物 ,  *芽胞形成菌 ,  *バシラス科 ,  ヘキソース ,  ケトース
準シソーラス用語： *Clostridium , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： ティラピアのメタロチオネイン ,  OMPC ,  n-ブタノール ,  大腸菌 ,  酸化ストレス ,  トランスクリプトーム解析

分類 (3件)： 微生物代謝産物の生産  (FK03020A) ,  生物燃料及び廃棄物燃料  (LB02020Y) ,  代謝と栄養  (EG03054K)

物質索引 (1件)： フルクトース

引用文献 (75件)：

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• Curr Opin Biotechnol; Fermentative production of butanol--the industrial perspective; EM Green; 22; 3; 2011; 337-343; 10.1016/j.copbio.2011.02.004; CR2;
• Procentese A, Raganati F, Olivieri G, Russo ME, De La Feld M, Marzocchella A. Renewable feedstocks for biobutanol production by fermentation. N Biotechnol. 2016. doi:10.1016/j.nbt.2016.10.010.
• J Chem Technol Biotechnol; The role of butanol in the development of sustainable fuel technologies; BG Harvey, HA Meylemans; 86; 1; 2011; 2-9; 10.1002/jctb.2540; CR4;
• Metab Eng; Metabolic engineering of Escherichia coli for 1-butanol production; S Atsumi, AF Cann, MR Connor, CR Shen, KM Smith, MP Brynildsen; 10; 6; 2008; 305-311; 10.1016/j.ymben.2007.08.003; CR5;

タイトルに関連する用語 (6件)： 大腸菌 ,  膜標的化 ,  クロストリジウム ,  代謝経路 ,  共発現 ,  n-ブタノール