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助成番号 170072
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

シアノバクテリアにおいてアルカン生合成を制御する分子基盤の理解と応用

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Molecular basis and application of cyanobacterial alkane production

研究氏
代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）カゲヤマ名）ハクト

研究期間 Ｂ

２０１７ ～ ２０１８ 年

漢字 ＣＢ

景山

伯春

報告年度 ＹR

２０１８ 年

Hakuto

研究機関名

名城大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Kageyama

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

名城大学理工学部・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
現在、バイオ燃料に関連する研究がブームとなっており、シアノバクテリアが生合成するアルカンに関しても、その生産効率の増強に着眼した研究がトレンドとなっている。本研究では淡水性シアノバクテリア Synechococcuselongatus PCC7942 （以下 Synechococcus とする）におけるアルカン生合成機構と塩ストレスとの関連性を調査した。
また、アルカンの大量合成につながる遺伝子改変シアノバクテリア株の創製を目指した。
まず、Synechococcus のアルカン合成遺伝子欠失株を作製し、塩ストレス条件下における生育速度を調査したところ、欠失株は野生株と比較して明らかな塩感受性を示した。このことから、シアノバクテリアにおいてアルカンの細胞内蓄積が塩ストレス耐性機構に深く関与していることが明らかになった。
また、耐塩性シアノバクテリア Aphanothce halophytica （以下 Aphanothece とする）よりアルカン合成遺伝子をプロモーター領域を含めて単離し、Synechococcus へと導入した。この形質転換株に 0.3 M NaCl による 塩ストレス処理を施すことにより、同様の処理を施したコントロール株と比較してアルカンの細胞内蓄積量を 3 倍程度まで増加させることができた。導入したアルカン合成遺伝子の塩ストレス応答を確認したところ、顕著に塩誘導されることが明らかになった。さらに、アルカン合成酵素の蓄積量増加も確認できた。
これらの結果は、Aphanothece のアルカン合成遺伝子がシアノバクテリアを用いたバイオ燃料生産に対する有望な遺伝子リソースの一つであることを示すものである。

キーワード ＦＡ

シアノバクテリア

アルカン塩ストレス（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Functional characterization of the NhaA Na+/H+ antiporter from the green picoalga
Ostreococcus tauri

著者名 ＧＡ

Dawut K et al.

雑誌名 ＧＣ

Archives of Biochemistry and Biophysics

ページ ＧＦ37～46

発行年 ＧＥ

2

雑誌

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ18

巻号 ＧＤ

299～305

発行年 ＧＥ

201

8

巻号 ＧＤInhibitory effects of mycosporine‐2‐glycine isolated fromcyanobacterium on protein glycation and collagenase activity

著者名 ＧＡ

Tarasuntisuk S et 雑誌名 ＧＣal.

ページ ＧＦ

649

Requirement of alkanes for salt tolerance of Cyanobacteria: characterization of alkane
synthesis genes from salt‐sensitive Synechococcus elongatus PCC7942 andsalt‐tolerant Aphanothece halophytica
Yamamori T et al. 雑誌名 ＧＣ
Letters in Applied Microbiology

論文標題ＧＢ
雑誌

0314～320

発行年 ＧＥ67(3)a halotolerant

Letters in Applied Microbiology
2018

巻号 ＧＤ67(3)

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
Alkane biosynthesis is ubiquitous in cyanobacteria. To date, the following two native alkane
biosynthetic pathways have been identified: the acyl-acyl carrier protein reductase-aldehyde
deformylating oxygenase (Aar-Ado) pathway and the -olefin synthase (OLS) pathway. In this study, we
introduced alka(e)ne synthetic genes (aar and ado) from the halotolerant cyanobacterium Aphanothece
halophytica into the freshwater cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942. The hydrocarbon amountin transformant S. elongatus PCC 7942 cells was around 3-fold higher than control cells under salt stresscondition. The accumulation pattern of hydrocarbons in transformant cells suggested different substratespecificities of the alka(e)ne synthetic proteins between S. elongatus PCC 7942 and A. halophytica.
Increased alkane accumulation in transformed cells correlated with the upregulation of the introduced
Aar protein. Furthermore, upon salt stress, the upregulation of aar and ado genes in A. halophytica
was also confirmed. These observations provide an approach for the improvement of alka(e)ne production
in cyanobacteria via genetic engineering and exposure to salt stress. We also generated a S. elongatus
PCC 7942 knockout mutant deficient in Aar and Ado. The null mutant completely abolished alkane productionand exhibited a salt-sensitive phenotype. This result indicated that alka(e)ne production may contributeto salt tolerance in cyanobacteria.

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