遺伝子組み換え困難な細菌を遺伝子組み換えしやすく改変～バイオものづくりへの応用に期待～

令和６年５月１０日

長浜バイオ大学
名古屋大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

遺伝子組み換え困難な細菌を遺伝子組み換えしやすく改変

～バイオものづくりへの応用に期待～

ポスト

ポイント

• 微生物を利用して有用な物質を得るバイオものづくりに有望な細菌“Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属Ｔｏｌ ５株”の遺伝子組み換えが困難な理由が、外来ＤＮＡに対する防御機構であることを解明した。
• ２つの制限酵素遺伝子を欠損させたＴｏｌ ５株を作出し、エレクトロポレーション法による遺伝子導入を行ったところ、その効率が大腸菌への遺伝子導入と比べて約５．７万倍向上。遺伝子組み換えしやすい細菌への改変に成功した。
• 得られたＴｏｌ ５変異株は、バイオものづくりにおける基盤微生物としての活用が期待されるとともに、Ｔｏｌ ５株で得られた知見を他の遺伝子組み換え困難な細菌へ適用することで基盤微生物の多様化への貢献が期待される。

ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、長浜バイオ大学 バイオサイエンス学部の石川 聖人 准教授と名古屋大学 大学院工学研究科の堀 克敏 教授は、遺伝子組み換えが困難な細菌Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属Ｔｏｌ ５株を、遺伝子組み換えが容易な細菌へと改変することに成功しました。

微生物を用いた物質生産、いわゆるバイオものづくりは、従来の化石資源を原料としたさまざまな製造プロセスを置き換える「持続可能なものづくり」として注目を集めています。効率的な物質生産には、バイオものづくりに適した微生物の作出が不可欠ですが、その基礎となる微生物のことを基盤微生物といいます。自然界に存在する有用な細菌の多くは、生産機能向上や機能改変のための遺伝子組み換えが困難であるため、基盤微生物としては利用しづらい課題がありました。本研究グループは、バイオものづくりに有望な細菌として、多様な炭化水素を栄養素として利用でき、生産物質回収が容易なＡｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属細菌Ｔｏｌ ５に注目して研究を進めていますが、これも他の細菌と同様に遺伝子組み換えが困難でした。

本研究では、Ｔｏｌ ５株で遺伝子組み換えを困難にしている要因が、外来ＤＮＡに対する防御機構であることを解明しました。さらに、Ｔｏｌ ５株の２つの制限酵素の遺伝子を欠損させると、遺伝子組み換え効率が劇的に向上することを明らかにしました。つまり、２つの制限酵素遺伝子を欠損したＴｏｌ ５株は、遺伝子導入・組み換えＤＮＡ構築・ゲノム編集技術の１つである塩基編集が適用可能な遺伝子組み換えしやすい細菌となりました。

遺伝子組み換えしやすくなったＴｏｌ ５株はバイオものづくりの基盤微生物としての活用が期待されます。加えて、制限酵素の遺伝子を欠損させると遺伝子組み換えの効率が上がるという本研究における知見は、遺伝子組み換え困難な微生物を遺伝子組み換えしやすくするアプローチとして有効であり、未活用微生物への適用により、バイオものづくりの基盤微生物に多様性を与えることに役立つことが期待されます。

本研究成果は、２０２４年５月９日（米国東部時間）発行のアメリカ微生物学会科学誌「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」に掲載されました。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）

＜プレスリリース資料＞

• 本文 ＰＤＦ（５．４６ＭＢ）

＜論文タイトル＞

“The elimination of two restriction enzyme genes allows for electroporation-based transformation and CRISPR-Cas9-based base-editing in the non-competent Gram-negative bacterium Acinetobacter sp. Tol 5.”

＜お問い合わせ先＞

• ＜研究に関すること＞

  石川 聖人（イシカワ マサヒト）

  長浜バイオ大学 フロンティアバイオサイエンス学科 准教授
  〒526-0829 滋賀県長浜市田村町1266
  Tel：0749-64-8100（代） Fax：0749-64-8140
  E-mail：m_ishikawanagahama-i-bio.ac.jp

  堀 克敏（ホリ カツトシ）

  名古屋大学 大学院工学研究科 教授
  〒464-8603 愛知県名古屋市千種区不老町
  Tel：052-789-3339 Fax：052-789-3218
  E-mail：khorichembio.nagoya-u.ac.jp

• ＜ＪＳＴ事業に関すること＞

  保田 睦子（ヤスダ ムツコ）

  科学技術振興機構 戦略研究推進部 ライフイノベーショングループ
  〒102-0076 東京都千代田区五番町7Ｋ’ｓ五番町
  Tel：03-3512-3524 Fax：03-3222-2064
  E-mail：prestojst.go.jp

• ＜報道担当＞

  長浜バイオ大学 アドミッション・オフィス 広報担当

  Tel：0749-64-8100（代） Fax：0749-64-8140
  E-mail：kouhounagahama-i-bio.ac.jp

  名古屋大学 広報課

  Tel：052-558-9735 Fax：052-788-6272
  E-mail：nu_researcht.mail.nagoya-u.ac.jp

  科学技術振興機構 広報課

  〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
  Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
  E-mail：jstkohojst.go.jp

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