生物系特定産業技術研究支援センター
(26027AB) 炭素・窒素・硫黄メタボリックフローの統合的改変育種によるエルゴチオネイン発酵生産技術体系の開発
| 事業名 | 農林水産業・食品産業科学技術研究推進事業(発展融合ステージ) |
|---|---|
| 実施期間 | 平成27～29年(3年間) |
| 研究グループ (研究終了当時) |
筑波大学、北海道大学、東京工業大学、味の素株式会社、株式会社島津製作所 |
| 作成者 | 筑波大学 大津 厳生 |
1 研究の背景
硫黄を含むシステインは主に人毛・動物毛の酸加水分解物抽出により化学的に製造されているが、その製造過程で出る廃液が環境負荷を与えるので、その環境への負荷が少ない微生物発酵による生産が望まれている。
2 研究の概要
高システイン生産大腸菌を基盤に、合成生物学的にエルゴチオネイン生合成遺伝子群を導入することで、システインを高付加価値なエルゴチオネインに変換する発酵生産の実現及び生産コスト削減を目的とする。エルゴチオネインの発酵生産は、ジャーファーメンターで 2.0 g/L を達成目標とする。
3 研究期間中の主要な成果
- システインを基質としたエルゴチオネイン発酵生産について、エルゴチオネイン生産能力の優れたシステイン高生産大腸菌の育種および培養法の最適化を行い、ジャーファーメンターでエルゴチオネイン 2.0 g/L と極めて高水準の生産に成功した。
- 代謝改変育種の予測や評価に活用できる硫黄代謝産物のメタボローム解析技術を開発した。受託サービス会社を起業し (2016年)、「LC-MS 注) の解析メソッドプログラム」として商品化した (2018年発売予定)。
注) LC-MS : 液体クロマトグラフィー質量分析法
4 研究終了後の新たな研究成果
- 硫黄のメタボローム「サルファーインデックス」解析技術は唯一無二のサービスであり、サンプルの酸化還元度 (鮮度)、抗酸化作用 (微生物活性)、不快臭の測定が出来るとあって注目されており、5,000万円以上の売上がある。2018年の日本農芸化学会のトピックス賞を受賞した。
- グラムスケールのエルゴチオネインの生産に世界で初めて成功した。2017年の日本農芸化学大会のトピックス賞を受賞した。
5 公表した主な特許・品種・論文
- 特願2018-038057"エルゴチオネイン合成微生物、及びエルゴチオネインの製造方法"(出願人 : 筑波大学、北海道大学)
- Tanaka, N. et al."Gram-scale fermentative production of ergothioneine driven by overproduction of cysteine in Escherichia coli"Scientific Reports, 9:1895-1905 (2019)
6 開発した技術・成果の実用化・普及の実績及び今後の展開
(1) 実用化・普及の実績
2016年11月16日に筑波大学発ベンチャーを設立。硫黄のメタボローム解析のサービスを開始。
2018年7月1日株式会社ユーグレナに事業を引き継ぎ、更なる売り上げ拡大が期待される (1億円以上)。
(2) 実用化の達成要因
普及のための支援や施策、市場規模、消費者ニーズなどの情報を持ってるので企業経験者が有利である。
早い段階から企業がメンバーに参画しているのも同じ理由で有利である。
(3) 今後の開発・普及目標
- 国民のエルゴチオネインに対する認知を上げるためにエルゴチオネインの高度精製法を確立 (2022年)
- 天然素材の選択とそこからのエルゴチオネイン精製粉末の確立 (2025年)
7 開発した技術・成果が普及することによる波及効果及び国民生活への貢献
健康寿命の延伸、農林水産分野の発展、海外輸出力の強化、世界をリードする科学技術の振興に必要な波及効果性の高い技術開発であり、持続可能な開発目標 (SDGs) の達成にも貢献する。
