藍藻間で硫酸化多糖の合成系を移植し 機能させることに成功 −光合成による有⽤多糖バイオものづくりに新展開−

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2026-04-30 東京科学大学

東京科学大学と東京農業大学の研究グループは、藍藻間で硫酸化多糖の合成系を移植し機能させることに初めて成功した。シネカンの合成・制御に関わるxss遺伝子群を、硫酸化多糖を産生しない藍藻に導入した結果、実際に多糖の産生が確認された。これは複雑な多糖合成系の異種発現を実証した初の例である。生成物は完全に同一ではなかったが、遺伝子発現の最適化により改良可能と示された。本成果は、光合成を利用して二酸化炭素から有用多糖を生産する持続可能なバイオものづくりや、未知多糖の機能解明に向けた合成生物学研究の基盤となる。

藍藻間で硫酸化多糖の合成系を移植し 機能させることに成功 −光合成による有⽤多糖バイオものづくりに新展開−
図1. 本研究の概要図

<関連情報>

シネカン生合成および調節経路の移転により、Synechococcus elongatus PCC 7942における硫酸化多糖の生産が可能になる Transfer of the synechan biosynthesis and regulatory pathway enables sulfated polysaccharide production in Synechococcus elongatus PCC 7942

Kaisei Maeda,Kazuma Ohdate,Yutaka Sakamaki,Kaori Nimura-Matsune & Satoru Watanabe
Scientific Reports  Published:28 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-026-46439-4

Abstract

Many sulfated polysaccharides (SPSs) possess useful physicochemical properties and biological activities and are widely used in industry. Currently, major SPSs are derived from livestock and marine organisms. To contribute both to addressing global environmental challenges and to the development of diverse SPSs, microbial production systems are therefore required. Nevertheless, bacteria capable of producing SPSs are limited. In contrast, many cyanobacteria synthesize diverse SPSs, making them promising hosts to produce valuable SPSs, sources for novel SPSs, and genetic resources for SPS biosynthesis. However, no study has introduced an entire heterologous SPS biosynthetic system into cyanobacteria to produce a heterologous SPS. We recently identified a novel SPS, synechan, and elucidated the genetic basis for the biosynthesis and regulation of cyanobacterial SPSs. Here, we heterologously expressed the gene set responsible for synechan biosynthesis and its regulation in the non-SPS-producing cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 and successfully induced the production of an SPS. This work provides a foundation for engineering cyanobacteria to produce useful SPSs and, to our knowledge, the first functional heterologous reconstitution in cyanobacteria of a large gene cluster encoding a complex membrane-associated biosynthetic system and thus an important step in synthetic-biology-based engineering of cyanobacteria.

生物化学工学
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