情報更新日

2018年1月29日

シーズ情報

研究課題名

バクテリア型イノシトール分解経路の解明とその応用

キーワード

イノシトール、イノシトール誘導体、イノシトール分解経路、枯草菌、2型糖尿病、健康食品

分野

アグリ

概要

 枯草菌ゲノム情報を詳しく研究することで、バクテリアのイノシトール分解経路を明らかにしました。そして、この経路を応用して糖尿病の治療予防に役立つことが期待されるイノシトール誘導体の安価な生産システムを考案しました。

何が新しいか?

 枯草菌におけるイノシトール分解経路の解明は、私どもが世界で初めて成功したものであり、その応用を含め全て新規です。

他の研究に対する優位性は何か?

 先行特許になるイノシトール異性体生産はインビトロの酵素変換プロセスを含み、そのための補酵素添加などコスト的に劣るところがありますが、私たちの技術は1種類のバクテリアを用いる1昼夜程度の培養というプロセスのみにて、少なくとも2種類以上のイノシトール異性体あるいは誘導体の生産を可能にするというシンプルかつコストを抑制した手法を提供します。

どのような課題の解決に役立つか?

(1)D-キローイノシトール(DCI)の生産(特許公開2006-141216)
 糖尿病には、インスリンの生産ができなくなる1型と、インスリン感受性が低下する2型があります。DCIは2型糖尿病や多嚢性卵巣症(不妊症の一種)の症状を改善する効果を有することが知られていますが、 非常に高価であるという問題があります。私どもは、枯草菌のイノシトール代謝系遺伝子群の中の iolG 及び iol I由来の酵素により、ミオーイノシトール(MI)をDCIに変換できることを見いだしました。さらに、イノシトール代謝系遺伝子群の中の iolE 及びiolR の機能を破壊すると、そのような変異菌株では培養変換によってMIからDCIが生産できることがわかりました。

(2)ピニトールを多量に含む納豆の生産(特許公開2007-97536)
 ピニトール(PI)は、DCI の水酸基の1箇所がメトキシ基になったもので、DCIと同様に我々の健康に役立つ効能 (2型糖尿病や多嚢性卵巣症の改善効果)を持っています。納豆の原料である大豆には本来PIが多量に含まれていますが、納豆の製造工程において納豆菌がほとんど完全にPIを消費してしまうことが判明しました。そこで、イノシトール分解系の遺伝子を不活性化することによってPIの分解を起さない納豆菌を作製し、大豆本来のPIをそのまま保持する納豆を作り出すことに成功しました。

(3)シロ-イノシトール(SI)の生産(特許公開WO2010050231 A1)
 シロ-イノシトールはβアミロイドなどのタンパク質の凝集固化を抑制する化学シャペロン活性を有し、そのためアルツハイマー病の予防や繊維を構成するタンパク質重合の制御など様々な応用が期待されています。私どもは、枯草菌のイノシトール代謝系遺伝子群の中の iolG 及び iol W由来の酵素により、ミオーイノシトール(MI)をSIに変換できることを見いだしました。その他、複数の遺伝子機能の削除増強によって、その生産量は30g/Lに近づく高効率な変換率を達成しており、現状この技術に匹敵する生産方法は他に類を見ません。

他への応用・展開の可能性

 創薬、健康食品への応用が考えられます。具体的な企業連携・共同研究先が既にあります。

関連する特許

・D-キロ-イノシトールの製造方法(特開2006-141216)【ダウンロード】
・ピニトール高含有納豆の製造方法及びピニトール分解活性欠損納豆菌 (特許公開2007-97536) (出願人は国立大学法人神戸大学及び北興化学工業株式会社)【ダウンロード】
・シロ-イノシトール産生細胞および当該細胞を用いたシロ-イノシトール製造方法(特許公開WO2010050231 A1)【ダウンロード】

関連する論文

・Genetic modification of Bacillus subtilis for production of Dchiro -inositol, an investigational drug candidate for treatment of type 2 diabetes and polycystic ovary syndrome. A p p l E n v i r o n M i c r o b i o l . (2006) 72:1310-1315.
・Essential Bacillus subtilis genes. P r o c N a t l A c a d S c i U S A . (2003) 100:4678-4683.
・Combined transcriptome and proteome analysis as a powerful approach to study genes under glucose repression in Bacillus subtilis . Nucleic Acids Res . (2001) 29:683-692. 【ダウンロード】
・The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis . Nature . (1997) 390:249-256【ダウンロード】
・Organization and transcription of the myo -inositol operon, iol , of Bacillus subtilis . J Bacteriol . (1997) 179:4591-4598.
・A new-generation of Bacillus subtilis cell factory for further elevated scyllo-inositol production. Microb Cell Fact. 2017 Apr 21;16(1):67【ダウンロード】
・An improved Bacillus subtilis cell factory for producing scyllo-inositol, a promising therapeutic agent for Alzheimer's disease. Microb Cell Fact. 2013 Dec 11;12:124.【ダウンロード】
・A cell factory of Bacillus subtilis engineered for the simple bioconversion of myo-inositol to scyllo-inositol, a potential therapeutic agent for Alzheimer's disease.Microb Cell Fact. 2011 Sep 7;10:69【ダウンロード】

参考図表

研究者情報

氏名

吉田 健一(ヨシダ ケンイチ)

所属

農学研究科、生命機能科学

専門分野

遺伝生化学、分子遺伝学、農芸化学、分子生物学

企業との協業に何を期待するか?

下記に関する共同研究
・発酵
・バイオコンバージョン

問合せ先

神戸大学 学術・産業イノベーション創造本部
oacis-sangaku[at]edu.kobe-u.ac.jp
([at]を@に変更してお送りください。)