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https://hdl.handle.net/20.500.14094/90006492
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90006492 (fulltext)
pdf
1.76 MB
59
メタデータ
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メタデータID
90006492
アクセス権
open access
出版タイプ
Accepted Manuscript
タイトル
Single-Stage Astaxanthin Production Enhances the Nonmevalonate Pathway and Photosynthetic Central Metabolism in Synechococcus sp. PCC 7002
著者
Hasunuma, Tomohisa ; Takaki, Ayako ; Matsuda, Mami ; Kato, Yuichi ; Vavricka, Christopher J. ; Kondo, Akihiko
著者ID
A0960
研究者ID
1000020529606
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?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
著者名
Takaki, Ayako
著者名
Matsuda, Mami
著者ID
A0234
研究者ID
1000070791903
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=08351fd2e964e672520e17560c007669
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
A2048
研究者ID
1000020809199
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=9fa56f6c87f82f04520e17560c007669
著者名
Vavricka, Christopher J.
ヴァヴリッカ ジュニア クリストファー, ジョン
所属機関名
科学技術イノベーション研究科
著者ID
A1715
研究者ID
1000040205547
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?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
言語
English (英語)
収録物名
ACS synthetic biology
巻(号)
8(12)
ページ
2701-2709
出版者
ACS
刊行日
2019-10-25
公開日
2020-11-01
抄録
The natural pigment astaxanthin is widely used in aquaculture, pharmaceutical, nutraceutical, and cosmetic industries due to superior antioxidant properties. The green alga Haematococcus pluvialis is currently used for commercial production of astaxanthin pigment. However, slow growing H. pluvialis requires a complex two-stage stress-induced process with high light intensity leading to increased contamination risks. In contrast, the fast-growing euryhaline cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002 (Synechococcus 7002) is able to reach high density under stress-free phototrophic conditions, and is therefore a promising metabolic engineering platform for astaxanthin production. In the present study, genes encoding β-carotene hydroxylase and β-carotene ketolase, from the marine bacterium Brevundimonas sp. SD212, are integrated into the endogenous plasmid of Synechococcus 7002, and then expressed to biosynthesize astaxanthin. Although Synechococcus 7002 does not inherently produce astaxanthin, the recombinant ZW strain yields 3 mg/g dry cell weight astaxanthin from CO2 as the sole carbon source, with significantly higher astaxanthin content than previous cyanobacteria reports. Synechococcus 7002 astaxanthin productivity reached 3.35 mg/L/day after just 2 days in a continuous autotrophic process, which is comparable to the best H. pluvialis astaxanthin productivities when factoring in growth times. Metabolomics analysis reveals increases in fractions of hexose-, pentose-, and triose phosphates along with intermediates involved in the nonmevalonate pathway. Dynamic metabolomics analysis of 13C labeled metabolites clearly indicates flux enhancements in the Calvin cycle and glycolysis resulting from the overexpression of astaxanthin biosynthetic genes. This study suggests that cyanobacteria may enhance central metabolism as well as the nonmevalonate pathway in an attempt to replenish depleted pigments such as β-carotene and zeaxanthin.
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
This document is the Accepted Manuscript version of a Published Work that appeared in final form in [JournalTitle], copyright © American Chemical Society after peer review and technical editing by t he publisher. To access the final edited and published work see [insert ACS Articles on Request author-directed link to Published Work, see http://pubs.acs.org/page/policy/articlesonrequest/index.html].”
関連情報
DOI
https://doi.org/10.1021/acssynbio.9b00280
URI
https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2019_11_06_01.html
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資源タイプ
journal article
eISSN
2161-5063
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