研究紹介

私たちは、微生物細胞を用いたものづくり(有用物質生産)を行うための基盤となる技術を構築したいと考えています。微生物細胞は増殖の速さや代謝活性の高さから、ものづくりのための宿主として有用であると言えます。化学的に作られていた有用物質を微生物細胞に作らせることで、循環型社会の形成の一助となると期待されます。 私たちの研究室では、主に大腸菌やアミノ酸生産菌として知られるコリネ型細菌、アルコール発酵などに利用される出芽酵母を対象に、微生物による有用物質生産や、ものづくりに用いる炭素源の拡張、分子生物学や分子遺伝学による有用物質生産メカニズムの解明、有用物質生産プロセス技術の開発に取り組んでいます。

1. 有用物質生産を目指した代謝工学・微生物育種

微生物細胞によるものづくりのためには、目的となる物質を生産するような微生物細胞を育種する必要があります。これまでは変異による育種が主流でしたが、解析技術の発展によりゲノムワイドな解析(オミクス解析)を行うことが可能になってきており、そのような解析データを活用した合理的な育種技術の開発が求められています。また、コンピュータを用いた代謝シミュレーションを活用することで、育種戦略を立てることも可能になっています。私たちは、ゲノムワイドな解析や合成生物学、代謝シミュレーション技術を利用した微生物育種と有用物質生産に取り組んでいます。


図1 有用物質生産を目指した代謝工学・微生物育種

2. 微生物によるものづくりメカニズムの解明

我が国において微生物細胞を用いたものづくりは、古くから行われてきました。中でもコリネ型細菌によるアミノ酸発酵は、我が国において開発された技術です。しかしながら、アミノ酸発酵のメカニズムは未だわからないことが多いのが現状です。私たちは、このコリネ型細菌によるグルタミン酸発酵のメカニズムの解明を進めています。このような産業上有用な微生物によるものづくりのメカニズムを解明することで、そのメカニズムを他の微生物細胞を用いたものづくりに応用し、新たなものづくりを展開したいと考えています。


図2 Corynebacterium glutamicumのグルタミン酸生産の分子機構

3. 微生物の細胞増殖・代謝を制御する化合物の探索とものづくりへの応用

微生物を用いた有用物質生産において、細胞の増殖が停止する定常期で目的物質を生産させる手法は、投入した炭素源や窒素源などの資源を効率よく目的物質生産に利用することができる技術として注目を浴びています。私たちは、細胞増殖を人為的に制御して任意のタイミングで定常期へと導き、かつ細胞の代謝活性を維持させる技術の開発をめざし、培養液に添加するだけで微生物細胞を定常期へと導き、かつ増殖が停止しても目的物質生産のための糖代謝活性を維持させることを可能にする化合物を探索する実験系の構築を試みています。


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