image: The ability to ferment low-cost feedstocks under non-sterile conditions may enable new classes of biochemicals and biofuels, such as microbial oil produced by the yeast <i>Yarrowia lipolytica</i> (shown here, oil in lipid bodies is stained green and cells walls stained blue). This material relates to a paper that appeared in the 5 August 2016 issue of <i>Science</i>, published by AAAS. The paper, by A. Joe Shaw at institution in location, and colleagues was titled, "Metabolic engineering of microbial competitive advantage for industrial fermentation processes." view more
Credit: Novogy, Inc.
バイオ燃料を生成する微生物の入った容器に大量の抗生物質を投入して培養物を制御する代わりに、バイオ燃料生成微生物と競合する可能性がある汚染源である他の微生物の成長を圧倒することができる改変株を利用する新技術を、研究者らが開発した。この改変株は生体異物栄養素を摂取することができる。ほとんどの自然界の微生物は生体異物栄養素を生成することも分解することも出来ないため、改変型のバイオ燃料生成微生物のみがこの生体異物栄養素を使って成長できるのである。バイオ燃料は従来のオイルあるいはガス燃料と比較してより持続可能なエネルギー源として注目を集めているが、バイオ燃料の大量生産には依然として課題が残っている。例えば、微生物からバイオ燃料を大量生産するためには、大規模な容器内での培養が必要となるが、もし慎重に制御された反応環境で意図しない微生物が成長し始めてしまうと、生産量や生産効率に負の影響を与えてしまう。この問題の解決策として、Arthur Shawらは他の汚染源となる菌株の成長を圧倒する一方でバイオ燃料の生成を妨げないような微生物株を作り出そうと試みた。今回の新しい技術を著者らは、基質を利用したロバスト操作（robust operation by utilization of substrate technology: 略称ROBUST）と呼んでいる。研究チームはまず最初に、他のバクテリアが通常摂取できないメラミンを栄養にするEscherichia coli（大腸菌）の菌株を作り出した。メラミンが豊富な培養物において、この改変株はすぐに野生種株の成長を圧倒した。この手法は２種類の酵母菌でも効果的であることが示された。研究者らはSaccharomyces cerevisiae（酵母の一種）の菌株を改変し、シアン化物とホスフィンを栄養として利用できるようにした。同様に、Yarrowia lipolytica（酵母の一種）の菌株も改変し、ホスフィンを栄養として利用できるようにした。工業用原料として広く入手可能なサトウキビ汁や麦稈のリグノセルロース加水分解物にシアン化物および／またはホスフィンを添加した培地で培養した時、どちらの改変株も比較対象となるコントロール株の成長を圧倒した。著者らは、ROBUSTによって改善が可能であるバイオ燃料製品について他にも数種類言及しているが、さらなる研究が必要だとしている。Rebecca Lennenによる関連するPerspectiveでは、本開発の詳細が論じられている。
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