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助成番号 161391
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

代謝改変酵母による有用物質生産性の向上に向けた培養工学的アプローチ

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Value-added chemicals production by metabolically engineered yeast

研究氏
代
表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）ヤマダ名）リョウスケ

研究期間 Ｂ

２０１６ ～ ２０１７ 年

漢字 ＣＢ

山田亮祐

報告年度 ＹR

２０１７年

RYOSUKE

研究機関名

大阪府立大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ YAMADA研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

大阪府立大学大学院工学研究科・テニュアトラック助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)【緒言】
近年、石油資源の枯渇や種々の環境問題を背景に酵母 Saccharomyces cerevisiae を用いることで、再生可能な植物バイオマス由来のグルコースから D-乳酸や 2,3-ブタンジオール（2,3-BDO）など様々な有用物質を生産することが期待されている。
本研究では、既往の研究で開発したグローバル代謝改変技術を応用することで、D-乳酸および 2,3-BDOを効率よく生産する酵母を作製することを試みた。また、エアリフトバイオリアクターを用い、アルギン酸ゲル包括酵母や凝集性酵母による D-乳酸および 2,3-BDO の連続生産を試みた【方法および結果】
酵母 S. cerevisiae YPH499 に Leuconostoc mesenteroides 由来の D-LDH を含む D-乳酸生産関連酵素を最適な割合で発現することで D-乳酸生産酵母を作製した。また、酵母 S. cerevisiae YPH499 に Bacillus subtilis
および Bacillus amyloliquefaciens 由来の 2,3-BDO 生産遺伝子を含む 2,3-BDO 生産関連遺伝子を最適な割合で発現することで 2,3-BDO 生産酵母を作製した。作製した各酵母をアルギン酸ゲルによる固定化または凝集性付与による固定化を行い、エアリフトバイオリアクターによる D-乳酸および 2,3-BDO の連続生産を行った。
アルギン酸ゲル包括酵母による D-乳酸の連続生産において、希釈率 0.060 /h から 0.090 /h の範囲で 100時間以上安定的に乳酸を生産することに成功した。希釈率 0.09 /h のとき、平均して 14.5 g/L の乳酸を生産した（乳酸収率 0.13）。
凝集性固定化酵母による 2,3-BDO の連続生産において、希釈率 0.065 /h から 0.20 /h の範囲で 400 時間以上安定的に 2,3-BDO を生産することに成功した。希釈率 0.20 /h のとき、平均して 38.4 g/L の 2,3-BDO を生産した（2,3-BDO 収率 0.51）。
以上より、エアリフトバイオリアクターを用いた高効率な D-乳酸および 2,3-BDO の生産に成功した。

キーワード ＦＡ

乳酸

2,3-ブタンジオール酵母（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 -発酵

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

Enhanced D-lactic acid production by recombinant Saccharomyces cerevisiae following optimizationof the global metabolic pathway

著者名 ＧＡ

Yamada,雑誌

ページ ＧＦK.,

雑誌名 ＧＣ

Biotechnology and Bioengineering2075～2084

発行年 ＧＥ

201

7

巻号 ＧＤ

114

Efficient production of 2,3-butanediol by recombinant Saccharomyces cerevisiae through modulationof gene expression by cocktail δ-integration

著者名 ＧＡ

Yamada, R., Wakita, K., Mitsui, R.,

雑誌名 ＧＣ

Bioresource Technology

発行年 ＧＥ

2Nishikawa, R., Ogino, H.

ページ ＧＦ1558～1566

017

巻号 ＧＤ

245

論文標題ＧＢ

Rapid and stable production of 2,3-butanediol by an engineered Saccharomyces cerevisiae strain in acontinuous airlift bioreactor

著者名 ＧＡ

Yamada, R., Nishikawa, R., Wakita,

雑誌

Wakita,

論文標題ＧＢ
雑誌

R.,

Mitsui, R., Ogino, H.

雑誌名 ＧＣ

Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology

発行年 ＧＥ

2K., Ogino, H.

ページ ＧＦ305～311

018

巻号 ＧＤ

45

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[Introduction]
Recently, yeast Saccharomyces cerevisiae is recognized as promising microorganisms to realize efficient
production of useful chemicals such as D-lactic acid and 2,3-butanediol (2,3-BDO) from renewable resources likeplant biomass.
In this study, we attempted to construct yeasts that efficiently produce D -lactic acid or 2,3-BDO by using
the previously developed global metabolic remodeling technology. We also attempted continuous production ofD-lactic acid and 2,3-BDO by alginate encapsulated yeast and flocculent yeast using an airlift bioreactor.
[Method and Result]D-lactic acid-producing yeast was constructed by expressing D-lactic acid production-related enzyme
containing D-LDH derived from Leuconostoc mesenteroides in yeast S. cerevisiae YPH 499 at an optimal ratio. In
addition, 2,3-BDO producing yeast was constructed by expressing 2,3-BDO production-related gene containing
2,3-BDO producing gene derived from Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens in yeast S. cerevisiae YPH
499 at an optimum ratio. Each constructed yeast was immobilized by sodium alginate or immobilized byflocculation, and continuous production of D-lactic acid and 2,3-BDO by an air lift bioreactor was carried out.
In the continuous production of D-lactic acid by alginate encapsulated yeast, stable D-lactic acidproduction was achieved for more than 100 hours at a dilution rate of 0.060 /h to 0.090 /h. When the dilution rate
was 0.09 /h, D-lactic acid was produced on average 14.5 g/L (0.13 of the yield).
In continuous production of 2,3-BDO by flocculent yeast, stable 2,3-BDO production wasa achieved formore than 400 hours at a dilution rate of 0.065 /h to 0.20 /h. When the dilution ratio was 0.20 /h, 2,3 -BDO wasproduced on average 38.4 g / L (0.51 of the yield).
Consequently, we succeeded in producing highly efficient D-lactic acid and 2,3-BDO using an airlift
bioreactor.

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