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研究概要

酢酸菌による新規物質生産系の探索・解析・応用

酢酸菌は、お酢の製造に関わる微生物として古くから人類の生活に身近な存在で、酵母、乳酸菌と並んで微生物学の開祖の一人パスツールによって発見され、ウイルス学の創始者の一人ベイエリンクによって同定された由緒ある微生物です。しかしながら、その特徴的な発酵メカニズムが理解できるようになったのは1970年代後半になってからであり、酢酸菌は酵母や乳酸菌に比べると理解できていない部分も多い微生物でもあります。

酢酸菌は、自然界では花や腐敗した果実などに生息しており、そこで天然の酵母が発酵生成したエタノールや、果実に多く含まれる糖や糖アルコール、糖酸などを利用して生きています。酢酸菌は、これらの物質から酸化発酵的に有機酸を生成し、他の微生物が増殖しづらい環境を作り出して自らを生存競争に優位にしていると考えられています。食酢やグルコン酸、ビタミンC合成のためのソルボースやジヒドロキシアセトンの工業生産は、酢酸菌のこのような特性を利用して確立した産業といえます。

最近の我々の解析から、酢酸菌には生理学的には考えられなかった希少物質に対する酸化活性が細胞膜画分に多く見つかってきました。これらの活性は他の微生物群にはない新奇な活性で、最新のゲノム科学では明らかにできなかった発見です。当研究室では、酢酸菌の新規酸化活性を探索し分子レベルで解析することによって、将来のためのバイオリファイナリー技術への応用できないか検討しています。


最近の取り組み(2011年以降)

■学会発表
金田, 阿野
 :PQQ依存性グリセロール脱水素酵素の補因子と酵素機能の関係
 :日本農芸化学会2025年度大会(2025.03.08 札幌コンベンションセンター)
金田, 阿野
 :酢酸菌グリセロール脱水素酵素のpHと補因子要求性の関係
 :酢酸菌研究会第12回研究集会(2024.11.29 山口大学)
金田, 阿野
 :キレート耐性を付与したキノプロテイン・グリセロール脱水素酵素による5-ケトグルコン酸生産
 :第76回日本生物工学会大会(2024.09.09 東京工業大学)
金田, 阿野
 :PQQ依存性グリセロール脱水素酵素のPQQ結合性強化とその影響
 :酢酸菌研究会第11回研究集会(2023.11.09 東京農業大学)
金田, 阿野  【優秀発表賞】
 :酢酸菌グリセロール脱水素酵素の機能安定化の物質生産および呼吸鎖への影響
 :日本農芸化学会中四国・西日本支部合同大会(2023.09.22 高知県立大学)
金田, 平野, 阿野
 :酢酸菌グリセロール脱水素酵素の機能安定化と物質生産性への影響
 :第75回日本生物工学会大会(2023.09.05 名古屋大学)
金田, 平野, 数井, 阿野
 :安定性強化を目指した酢酸菌グリセロール脱水素酵素の機能改変
 :日本農芸化学会中四国支部第65回講演会(2023.06.03 宇部フロンティア大学)
Kaoka M and Ano Y
 :Additon of food functionality to Koji Amasake,
  the Japanease traditonal rice fermented drink, by acetic acid bacteria
 :2019 Graduate School of Agriculture Internatioanl Workship
  (2019.12.12, Ehime, Japan)
Salakkam A and Ano Y
 :Bioprocess development for mucic acid production
  by Aspergillus sp. TPG-01 and Gluconobacter oxydasns NBRC 12528
 :The Final Joint Seminar, New Core to Core Program A
  (2018.12.03, Yamaguchi, Japan)
◯ Tamai H, Hara Y, Salakkam A, Ano Y
 :Biooxidation of uronic acid by acetic acid bacteria
 :The Final Joint Seminar, New Core to Core Program A
  (2016.11.15, Chonburi, Thailand)
Salakkam A, and Ano Y
 :Production of polygalacturonase by thermotolerant Aspergillus sp. TPG-01:
  Effect of substrate particlesize
 :The 2nd Joint Seminar, New Core to Core Program A
  (2016.11.15, Chonburi, Thailand)
阿野、高田、中野、松下
 :キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素はメタルによって至適pHが変化する
 :酢酸菌研究会第8回研究集会(2016.11.05 近畿大学和歌山キャンパス)
、玉井、Salakkam A, 阿野
 :酢酸菌のPQQ依存性ウロン酸脱水素酵素とアルダル酸生産
 :第7回愛媛微生物学ネットワーク(NAME)フォーラム(2016.10.29 松山大学)
藤井、西原、阿野
 :Gluconobacter属酢酸菌におけるD-アルドペントース酸化に関わるPQQ酵素
 :第7回愛媛微生物学ネットワーク(NAME)フォーラム(2016.10.29 松山大学)
足立、Hours RA、赤壁、阿野、品川、片岡、藥師、松下
 :酢酸菌のおける複数の新規なPQQ-酵素の同定
 :日本農芸化学会2016年度大会(2016.03.29 札幌コンベンションセンター)
数田、数井、松谷、藥師、松下、阿野
 :Gluconobacter thailandicusに見出されたsldBAパラログ遺伝子の機能解析
 :日本農芸化学会2015年度中四国・西日本支部合同大会(2015.09.18 愛媛大学)
足立、Hours RA、赤壁、阿野、品川、片岡、薬師、松下
 :膜結合型デキストラン合成酵素の発見とその機能解析
 :日本農芸化学会2015年度大会(2015.3.27 岡山大学)
◯ 阿野、数井、薬師、松下
 :酢酸菌PQQ依存性グリセロール脱水素酵素の触媒反応に関与するアミノ酸残基
 :日本生体エネルギー研究会第40回討論会(2014.12.12 愛媛大学)
数井、片岡、薬師、松下、阿野
 :キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素のユニークな触媒機能に関与するアミノ酸残基
 :第87回日本生化学会大会(2014.10.16 国立京都国際会館)
◯Yakushi T, Narita Y, Ano Y, Moongmangmee S, Moongmangmee D, Kataoka N,
  Adachi O, Matsushita K
 :Oxidation of dulcitol by resting Gluconobacter cells yields tagatose
 :The 1st Joint Seminar, New Core to Core Program A
  (2014.8.10 Bangkok, Thailand)
玉井、阿野
 :酢酸菌のウロン酸酸化に寄与するPQQ酵素
 :日本農芸化学会2014年度大会(2014.3.28 明治大学)
足立、Hours、赤壁、阿野、品川、片岡、薬師、松下
 :分子内ケトンを持つ新規な酸化発酵を触媒する膜酵素
 :日本農芸化学会2014年度大会(2014.3.28 明治大学)
玉井、阿野
 :Gluconobacter属酢酸菌のウロン酸酸化に寄与する細胞膜酵素
 :酢酸菌研究会第5回研究集会(2013.10.19 沖縄県産業支援センター)
玉井、阿野
 :酢酸菌のガラクツロン酸酸化系の探索
 :日本農芸化学会中四国支部第36回講演会(2013.06.08 島根大学)
足立、Hours RA、阿野、赤壁、品川、薬師、松下
 :4-ケトアルドペントースの酸化発酵生産にはPQQ酵素が機能する
 :日本農芸化学会2013年度大会(2013.03.25 東北大学)
数井、阿野
 :特性の異なるキノプロテイン・グリセロール脱水素酵素の特徴と一次構造の比較
 :酢酸菌研究会第4回研究集会(2012.11.10 山口大学)
玉井、阿野
 :酢酸菌におけるウロン酸酸化活性の探索
 :酢酸菌研究会第4回研究集会(2012.11.10 山口大学)

■学術論文
○ Nakamura K, Nagaki K, Matsutani M, Adachi O, Kataoka N, Ano Y,
   Theeragool G, Matsushita K, Yakushi T.
 : Relocation of dehydroquinate dehydratase to the periplasmic space
  improves dehydroshikimate production with Gluconobacter oxydans
   strain NBRC3244.
 :Appl Microbiol Biotechnol. 2021 Aug;105(14-15):5883-5894.
   doi: 10.1007/s00253-021-11476-8. Epub 2021 Aug 14.
○Kataoka N, Hirata K, Matsutani M, Ano Y, Nguyen TM, Adachi O,
   Matsushita K, Yakushi T.
 :Three ATP-dependent phosphorylating enzymes in the first committed step
  dihydroxyacetone metabolism in Gluconobacter thailandicus NBRC3255
 :Appl Microbiol Biotechnol. 2021 Feb;105(3):1227-1236.
  doi: 10.1007/s00253-021-11092-6. Epub 2021 Jan 21.
○ Yakushi T, Takahashi R, Matsutani M, Kataoka N, Hours RA, Ano Y,
 :The membrane-bound sorbosone dehydrogenase of Gluconacetobacter
  liquefaciens is a pyrroloquinoline quinone-dependent enzyme.
 :Enzyme Microb. Technol. 137:109511 (2020)
Ano Y, Hours RA, Akakabe Y, Kataoka N, Yakushi T, Matsushita K, and Adachi O.
  Adachi O, Matsushita K.
 :Membrane-Bound Glycerol Dehydrogenase Catalyzes Oxidation of D-Pentonates
  to 4-Keto-D-pentonates, D-Fructose to 5-Keto-D-fructose, and D-Psicose
  to 5-Keto-D-psicose.
 :Biosci Biotechnol Biochem. 81(2), 1131-1133 (2017).  
○ Adachi O, Hours RA, Akakabe Y, Shinagawa E, Ano Y, Yakushi T, Matsushita K.
 :Pentose oxidation by acetic acid bacteria led to a finding of membrane-bound
  purine nucleosidase.
 :Biosci Biotechnol Biochem. 77(5):1131-1133 (2013)

■著書・総説
○ 酢酸菌のペリプラズムを酵素反応の場とするプロトカテク酸生産
 :薬師寿治, 阿野嘉孝
 :バイオサイエンスとインダストリー Vol.81. No.6:512-513 (2023)
○ ゲノム情報を活用するGluconobacter属酢酸菌の分子生物学的研究
   〜多様な物質酸化系をどう解剖するか?〜
 :阿野嘉孝、薬師寿治
 :化学と生物 Vol.56. No.6:414-421 (2018)

■研究助成
○ 酢酸菌に見出したユニークなウロン酸酸化系の解明とバイオリファイナリー技術への応用
 :阿野嘉孝(代表)
 :公益財団法人 旭硝子財団 平成27年度研究助成第1分野・研究奨励(平成27〜28年度)
○ バイオリファイナリー基幹物質の高効率生産を目指した酢酸菌細胞膜機能の解析
 :阿野嘉孝(代表)
 : 愛媛大学研究活性化事業(平成25年度・春)・萌芽研究(平成25〜26年度)
○ バイオ素材産業創出のための新規微生物触媒の研究
 :阿野嘉孝(代表)
 : 公益財団法人畠山文化財団・平成25年度研究助成 (平成25年度)
○バイオ素材産業の創成を目指したウロン酸酸化発酵微生物の選抜と機能解析
 :阿野嘉孝(代表)
 :公益財団法人発酵研究所・平成24年度一般研究助成(平成24〜25年度)