里村淳 農学研究科博士課程学生、三浦夏子 同教務補佐員（現アメリカ国立衛生研究所博士研究員）、黒田浩一 同准教授、植田充美 同教授の研究グループは、熱ストレス下で適応進化を行い育種してきた酵母 Saccharomyces cerevisiae 群の全ゲノムを次世代シーケンサーにより解析することで、热耐性を诱导する遗伝子変异を分子レベルで世界で初めて明らかにし、再现実験にも成功しました。
本研究成果は2016年3月17日にScientific Reports誌に掲載されました。
研究者からのコメント
适応进化育种とその次世代シーケンサーによる解析から得たビッグデータの解析により、世界で初めて、真核生物で、热耐性因子の同定に成功しました。さらに、その遗伝子を用いて再现実験にも成功しました。この成功は、バイオマスからエタノールに限らずさまざまな有用物质生产への応用が期待でき、バイオテクノロジーの进展に贡献が期待できます。
概要
本研究では、酵母 S. cerevisiae を32度、72时间で繰り返し育种する适応进化を行いました。亲株30度の生育よりも、32度においてより良い生育を示した时点で、さらに2度上昇させて34度で培养しました。同様の操作を繰り返して、最终的に38度まで适応育种を行いました。また、その过程で、各温度に适応した育种途中株を取得しました。育种途中株をすべて解析することで、変异を获得していく経纬や特定の変异を持つ集団による他集団の淘汰などを遡って解析することが可能になります。
同定した変异を导入した再构成株は高温下において良好な生育を示し、さらに、野生株と比较してグルコースから2.5倍、ガラクトースから5.1倍のエタノールを生产しました。これらの変异は CDC25 遗伝子という、さまざまなストレス耐性を诱导する経路の上流に位置する因子において同定されました。再构成した株は、真核生物ではこれまで制御が困难であった种々のストレス応答性遗伝子を协调的に発现诱导することで、热耐性を実现していることがわかりました。この热耐性株を用いた有用物质生产では、発酵系の冷却エネルギーの削减、発酵速度の向上などが见込まれます。本研究で同定された热耐性関连変异は低コストなバイオエタノール生产など、酵母の产业利用への広汎な応用が期待されます。
包括的制御因子の発见による真核细胞での热耐性の解明 详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
［碍鲍搁贰狈础滨］
Atsushi Satomura, Natsuko Miura, Kouichi Kuroda & Mitsuyoshi Ueda
"Reconstruction of thermotolerant yeast by one-point mutation identified through whole-genome analyses of adaptively-evolved strains"
Scientific Reports 6, Article number: 23157 Published: 17 March 2016
