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https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100492979
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2025-08-10
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0100492979 (fulltext)
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2.29 MB
59
メタデータ
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メタデータID
0100492979
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
Introduction of acetyl-phosphate bypass and increased culture temperatures enhanced growth-coupled poly-hydroxybutyrate production in the marine cyanobacterium Synechococcus sp. PCC7002
著者
Inabe, Kosuke ; Hidese, Ryota ; Kato, Yuichi ; Matsuda, Mami ; Yoshida, Takanobu ; Matsumoto, Keiji ; Kondo, Akihiko ; Sato, Shunsuke ; Hasunuma, Tomohisa
著者ID
A2684
研究者ID
1000010895543
著者名
Inabe, Kosuke
稲辺, 宏輔
イナベ, コウスケ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
著者ID
A2337
研究者ID
1000090610866
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=b966eb1616a1eeb6520e17560c007669
著者名
Hidese, Ryota
秀瀨, 涼太
ヒデセ, リョウタ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
著者ID
A0234
研究者ID
1000070791903
ORCID
0000-0001-7670-9356
著者名
Kato, Yuichi
加藤, 悠一
カトウ, ユウイチ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
著者ID
A2801
研究者ID
1000080891621
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=308d4779b81c47c0520e17560c007669
著者名
Matsuda, Mami
松田, 真実
マツダ, マミ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
著者ID
A2802
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=77ff0d44fa8c69c0520e17560c007669
著者名
Yoshida, Takanobu
吉田, 崇伸
ヨシダ, タカノブ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
著者名
Matsumoto, Keiji
著者ID
A1715
研究者ID
1000040205547
ORCID
0000-0003-1527-5288
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=a324eb4a1b052e53520e17560c007669
著者名
Kondo, Akihiko
近藤, 昭彦
コンドウ, アキヒコ
所属機関名
科学技術イノベーション研究科
著者名
Sato, Shunsuke
著者ID
A0960
研究者ID
1000020529606
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=73b63639d47d0a4b520e17560c007669
著者名
Hasunuma, Tomohisa
蓮沼, 誠久
ハスヌマ, トモヒサ
所属機関名
先端バイオ工学研究センター
言語
English (英語)
収録物名
Metabolic Engineering
巻(号)
88
ページ
228-239
出版者
Elsevier
刊行日
2025-03
公開日
2025-02-07
抄録
Polyhydroxyalkanoate (PHA) is an attractive bio-degradable plastic alternative to petrochemical plastics. Photosynthetic cyanobacteria accumulate biomass by fixing atmospheric CO₂, making them promising hosts for sustainable PHA production. Conventional PHA production in cyanobacteria requires prolonged cultivation under nutrient limitation to accumulate cellular PHA. In this study, we developed a system for growth-coupled production of the PHA poly-hydroxybutyrate (PHB), using the marine cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002. A recombinant strain termed KB1 expressing a set of heterologous PHB biosynthesis genes (phaA/phaB from Cupriavidus necator H16 and phaE/phaC from Synechocystis sp. PCC 6803) accumulated substantial PHB during growth (11.4% of dry cell weight). To improve PHB accumulation, we introduced the Pseudomonas aeruginosa phosphoketolase gene (pk) into strain KB1, rewiring intermediates of the Calvin–Benson–Bassham (CBB) cycle (xyluose-5-phosphate, sedoheptulose 7-phosphate, and fructose-6-phosphate) to acetyl-CoA. The pk-expressing strain, KB15, accumulated 2.1-fold enhanced levels of PHB (23.8% of dried cell weight), relative to the parent strain, KB1. The highest PHB titer of KB15 strain supplemented with acetate was about 1.1 g L⁻¹ and the yield was further enhanced by 2.6-fold following growth at 38 °C (0.21 g L⁻¹ d⁻¹), relative to growth at 30 °C. Metabolome analysis revealed that pool sizes of CBB intermediates decreased, while levels of acetyl-CoA increased in strain KB15 compared with strain KB1, and this increase was further enhanced following growth at 38 °C. Our data demonstrate that acetyl-phosphate generated by Pk was converted into acetyl-CoA via acetate by hitherto unidentified enzymes. In conclusion, expression of heterologous PHB biosynthesis genes enabled growth-coupled PHB production in strain PCC 7002, which was increased through acetyl-CoA supplementation by bypassing acetyl-phosphate and elevating culture temperature.
キーワード
Photosynthesis
Cyanobacteria
PHA
Phosphoketolase
Metabolomics
Acetyl-phosphate bypass
カテゴリ
科学技術イノベーション研究科
先端バイオ工学研究センター
学術雑誌論文
権利
© 2025 The Authors. Published by Elsevier Inc. on behalf of International Metabolic Engineering Society.
This is an open access article under the Creative Commons Attribution 4.0 International license
関連情報
DOI
https://doi.org/10.1016/j.ymben.2025.01.004
PMID
39848486
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資源タイプ
journal article
ISSN
1096-7176
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eISSN
1096-7184
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