光合成細菌がクモ糸を作る ~天然資源を利用した物質生産のモデル微生物~

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2020-07-08 理化学研究所,京都大学,科学技術振興機構(JST)

理化学研究所(理研) 環境資源科学研究センター バイオ高分子研究チームの沼田 圭司 チームリーダー(京都大学 大学院工学研究科 材料化学専攻 教授)、樋口 美栄子 研究員、京都大学 大学院工学研究科 材料化学専攻のチューン・ピン・フーン 特定助教らの共同研究チームは、原始的な光合成生物である海洋性の「紅色光合成細菌」を用いてクモ糸シルクたんぱく質を生産することに成功しました。

今回、共同研究チームは、海洋性の紅色光合成細菌にジョロウグモの牽引糸たんぱく質の1つである「MaSp1」をコードする遺伝子を導入し、細胞内で発現させることに成功しました。紅色光合成細菌は、二酸化炭素固定能に加えて窒素固定能を持つことが知られています。そこで、人工海水の培地に炭酸水素ナトリウムと窒素ガスを加えた条件において紅色光合成細菌を培養した結果、栄養源豊富な培地で培養した場合の約7.5パーセントに相当する量のMaSp1たんぱく質を生産できました。さらに、紅色光合成細菌が生産したMaSp1たんぱく質を精製し、たんぱく質を有機溶媒に溶解し、延伸することにより、クモ糸様のファイバー構造を再現することに成功しました。海洋性の紅色光合成細菌は、地球上に豊富に存在する海水、窒素、二酸化炭素、光を生育に用いることができる微生物であることから、本研究成果は、天然資源の利用による持続可能な物質生産技術の1つとして、地球環境の保全に貢献すると期待できます。

本研究は、科学雑誌「Communications Biology」オンライン版(7月8日付:日本時間7月8日)に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 ERATO「沼田オルガネラ反応クラスタープロジェクト(研究総括:沼田 圭司)」、総合科学技術・イノベーション会議により制度設計された革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)「セレンディピティの計画的創出による新価値創造(プログラム・マネージャー:合田 圭介、研究課題責任者:沼田 圭司)」による支援を受けて行われました。

詳しくは>

“A Marine Photosynthetic Microbial Cell Factory as a Platform for Spider Silk Production”
DOI:10.1038/s42003-020-1099-6

樋口(竹内) 美栄子(ヒグチ タケウチ ミエコ)

理化学研究所 環境資源科学研究センター バイオ高分子研究チーム 研究員

沼田 圭司(ヌマタ ケイジ)

理化学研究所 環境資源科学研究センター バイオ高分子研究チーム チームリーダー
京都大学 大学院工学研究科 材料化学専攻 教授

チューン・ピン・フーン(Choon Pin Foong)

京都大学 大学院工学研究科 材料化学専攻 特定助教

内田 信裕(ウチダ ノブヒロ)

科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部

理化学研究所 広報室 報道担当

京都大学 総務部 広報課 国際広報室

科学技術振興機構 広報課

(英文)“Spider silk made by photosynthetic bacteria”

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