地球温暖化などの問題を解決する手段としてオイル産生微細藻類による持続可能なオイル産生が注目を集めている。しかしながらオイル産生微細藻類実用化のためには製造コストを下げるという問題を解決しなければならない。
本研究では突然変異誘導と代謝工学という2方面からオイル産生藻類の産生効率改善を試みた。ダイジェストでは代謝工学的アプローチについて述べる。生物におけるシミュレーションの方法は多数あるが, 本研究ではChlamydomonas reinhardtii (C. reinhardtii)のゲノムスケールモデルiRC1080(Chang et al.,2011)とFlux Balance Analysis(FBA)を利用してin silicoにおける「増殖すると副産物としてTAGを産生してしまうような代謝経路のデザイン」を試みた。FBAはシミュレ一ショ ンに必要な生化学情報が欠乏している場合でも, 代謝ネットワークの化学量論が分かっていればバイオマス生成最大化などの目的関数を設定することで目的関数を最適化するような細胞内フラックスを求めることが出来る。そのため, 様々な生物種を対象に大規模なゲノムスケールモデルを利用した解析が行われている。本研究では目的の代謝経路をデザインするため, まずiRC1080の挙動確認としてChangらの論文で行われていたバイオマス生成必須遺伝子の予測シミュレーションの追従を行った。挙動確認後, バイオマス生成必須遺伝子以外の遺伝子を網羅的に1遺伝子欠損, 2遺伝子欠損を行い目的の代謝経路がデザイン可能なのか確認した。結果, デザインすることは出来なかった。そこでTAG合成経路ではTAG1molにつきNADHが6mol再酸化されることから, 独立栄養条件, 混合栄養条件, 従属栄養条件の3条件でNADH関連反応をそれぞれフラックスの大きい順に順番に欠損した。結果全ての条件で22～23反応を欠損したところで目的の代謝経路のデザインを行うことが出来た。更に, 23反応に関連する遺伝子を網羅的に組み合わせて欠損した結果, 5遺伝子欠損で目的の代謝経路のデザインを行えることが分かった。
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