【研究領域課題番号】22H02432 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

炭化水素 / 分泌 / バイオ燃料 / 微細藻類 / Botryococcus braunii

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究領域課題番号】22K19199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Botryococcus braunii / 形質転換 / 炭化水素 / バイオ燃料

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2022-06-30 - 2024-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究領域課題番号】19H03043 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Botryococcus braunii / 脂肪酸 / バイオポリマー / 群体 / バイオ燃料 / 炭化水素 / 生合成 / colony / biopolymer / hydrocarbon / aldehyde

【研究成果の概要】

微細緑藻Botryococcus brauniiは、石油代替燃料としての利用が期待できる炭化水素の他に、群体を形成するためのバイオポリマーも生産する。このバイオポリマーは本藻種の利用上、「やっかいもの」であることから、バイオポリマー量の少ない優れた藻株の作出を目指し、バイオポリマーの原料となる長鎖アルデヒドの生合成機構の解明を試みた。本藻種には通常の脂肪酸合成酵素の他に、脂肪酸の鎖長伸長反応を司ることが予測される酵素の遺伝子が、複数種発現しており、これらが長鎖アルデヒドの生成に関与する可能性が考えられた。当該遺伝子を酵母細胞で発現させることにより、その酵素の機能の特定を試みた。

【研究の社会的意義】

本研究により、バイオ燃料源として期待されている微細緑藻Botryococcus brauniiには、通常の植物プランクトンには存在しない、ユニークな脂肪酸合成酵素様タンパク質が存在することを示す事ができた。当該タンパク質の酵素学的機能を明らかにすることで、将来的にはバイオ燃料となる炭化水素の回収が、より容易な新藻株の作出等が期待できる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】水圏生命科学

【研究領域課題番号】15H04547 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微細藻類 / バイオ燃料 / 直鎖アルカン / 直鎖アルケン / 脂肪酸 / 生合成酵素 / 炭化水素 / Botryococcus braunii / photodecarboxylase / n-アルケン / n-アルカン / バイオエネルギー / アルケン

【研究成果の概要】

緑藻や珪藻等の微細藻類は、脂肪酸を前駆体とする直鎖状炭化水素を、少量ではあるが生産する。また、緑藻Botryococcus brauniiは、分子の末端に二重結合を有する特異な直鎖アルケンを大量に蓄積する。本研究では、これらの直鎖状炭化水素の生合成に関与する酵素遺伝子の特定を試みた。その中で、ある種の微細緑藻から最近発見されたfatty acid photodecarboxylase（FAP）遺伝子が、B.brauniiにおいても発現している事、また、当該FAPは他藻種由来のFAP同様に、パルミチン酸およびオレイン酸から脱炭酸反応により、直鎖状炭化水素を生産できる事を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】水産化学

【研究領域課題番号】21380130 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微細藻類 / 生合成 / トリテルペン / 炭化水素 / 代替石油生産 / Botryococcus braunii / イソプレノイド / スクアレン / プレスクアレン二リン酸 / Botryococcene / メチルエリスリトールリン酸 / プレスクアレンニリン酸 / (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-eneyl 1-diphosphate reductase

【研究成果の概要】

微細藻Botryococcus brauniiは、ボツリオコッセンおよびメチルスクアレンという特異なトリテルペン系炭化水素を大量に生産するため、代替石油資源としての利用が期待されている。本研究では、本藻種において発現している遺伝子を詳細に調べることで、上記炭化水素の生合成および代謝に関与するいくつかの新奇酵素遺伝子の特定に成功し、炭化水素生成メカニズムが他生物に例を見ない、全く新しいものであることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】水産化学

【研究領域課題番号】12760137 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微細藻類 / 緑藻 / Botryococcus braunii / 炭化水素 / スクアレン / 生合成酵素遺伝子

【研究成果の概要】

群体性微細緑藻Botryococcus brauniiは光合成により固定した二酸化炭素を、大量の液状炭化水素に変換、蓄積するため、再生産可能なエネルギー資源としての利用が考えられている。本藻種には炭化水素として脂肪酸由来の直鎖状のalkadiene、alkatrieneを生産するA品種、トリテルペンであるbotryococcene類およびスクアレン誘導体を生産するB品種、テトラテルペンであるlyopadieneを生産するL品種の3品種があり、これらの中で炭化水素の質および含量の点からエネルギー資源として最も有望なのはB品種である。本藻種による有用炭化水素生産を行うためには、炭化水素合成酵素遺伝子に関する知見を得ることが必要である。そこでB品種であるBerkeley株からトリテルペン合成酵素遺伝子の探索を試みた。
前年度までにBerkeley株から作成されたcDNAライブラリーのスクリーニングにより得られた遺伝子は、スクアレン合成酵素に存在する5つの活性ドメインの内、4つまでを保持していた。そこでこの遺伝子をpET11ベクターに導入し大腸菌内で発現させた。この大腸菌のホモジネートを用いてスクアレン合成酵素およびbotryococcene合成酵素活性を測定したが、目的のタンパク質が封入体画分に存在していたため、いずれの酵素活性も検出できなかった。そこでpET32ベクターを用いてチオレドキシンとの融合タンパクとして本遺伝子を発現させたところ可溶性タンパク質が得られたが、botryococcene合成酵素活性は示さなかった。これは原核生物内では活性の発現に必要なタンパク質の修飾が行われないためであると考えられた。そこで現在、本遺伝子の酵母での発現を試みている。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】水産化学

【研究領域課題番号】08760196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Botryococcus braunii / 炭化水素 / カロテノイド / squalene / botryoxanthin

【研究成果の概要】

群体性微細緑藻Botryococcus brauniiは乾燥重量の数10%におよぶ大量の液状炭化水素を生産することが知られており、エネルギー源としての利用が考えられている。エネルギー源として有望なものは、分岐型のトリテルペノイドであるbotryococcene類を生産するB品種と考えられている。B品種のB.brauniiは、botryococceneの他にsqualeneおよびその類縁物質も生産する。squaleneは広く真核生物に分布しているが、その含量は通常非常に低い。例外的に深海性のサメの肝油中に多量に存在しており、化粧品などの原料として需要がある。
山梨県河口湖からB品種に属するB.brauniiを2株を分離し、それぞれKawaguchi-1、-2株と名付けた。これらの株ではbotryococcene類の含量が、前者で凍結乾燥藻体の19%、後者で10%と通常のB品種と比べ低かったが、tetramethylsqualeneの含量が6.8および1.6%と高いという特徴があった。また、Kawaguchi-1株にはtrimethylsqualeneも含まれていた。この株は同一条件で培養しても、他の株より高含量のカロテノイドの細胞間マトリクスに蓄積するため、くすんだ緑色を呈していた。これらのカロテノイドの組成を検討したところ、通常緑藻に分布するケトカロテノイドであるechinenoneの他に、未知成分を含んでいた。それらの化学構造を各種機器分析により解析したところ、tetramethylsqualeneとα,β-carotene、echinenoneがアセタールを介して結合した新規カロテノイドであることがわかり、botryoxanthin類と命名した。これらの結果から、B.brauniiにおけるsqualene関連化合物の分布は従来考えられているより多岐にわたることが明らかになった。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1996

【配分額】1,100千円 (直接経費: 1,100千円)