温度誘導プロモーター及びアロステリック耐性アセト乳酸合成酵素バリアントを用いたMethanothermobacter marburgensisにおけるバリンの過剰生産

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a proof-of-concept for using thermophilic archaea as cell factories for CCU, with genetic engineering tools that can be extended to other products.

🏢実務担当者:Offers a potential bioprocess for producing amino acids from CO2, which could be integrated into industrial CCU systems, though further scale-up is needed.

🏛政策担当者:Highlights the potential of biotechnological CCU as a mitigation option, supporting policies that fund R&D in synthetic biology and carbon utilization.

気候危機の時代において、地球規模での温室効果ガスの極端な排出が原因となっている中、緩和策を見つける必要がある。一つの解決策は二酸化炭素回収・利用（CCU）システムであり、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）、メタンなどのC1ガスが、産業オフガス流から転用されるか、直接空気回収される。CCUのための生物工学的プロセスとして、Methanothermobacter marburgensisを用いたCO2固定と高付加価値化合物の生産がある。本研究では、ヒトまたは飼料の栄養に重要なアミノ酸であるバリンの生産に焦点を当てた。我々は、温度誘導プロモーターを用いて、M. marburgensisにおけるCO2からのバリンの過剰生産を実証した。ここで、閉鎖バッチ実験において、誘導プロモーターのOFF状態とON状態の間でバリン生産の12.9倍の増加を達成し、最大比生産速度は14.17 mg gCDW−1 h−1のバリンであった。バリン生産の第二のアプローチとして、Methanothermobacter thermautotrophicus由来のアロステリックバリン阻害に耐性を持つアセト乳酸合成酵素遺伝子をM. marburgensisで組換え的に過剰発現させた。我々は、バリンに対するアロステリック阻害の大幅な減少を特定した。これにより、比バリン生産性は最大40 mg gCDW−1 h−1に達し、メタン生成菌における個々のアミノ酸の最高比生産性を示した。これらの知見により、我々はM. marburgensisの遺伝子改変のためのツールボックスを熱誘導プロモーターシステムによって拡張し、高付加価値化合物の生産向上のためのタンパク質工学をM. marburgensisに適用した。この概念実証は、好熱性メタン生成菌を用いた高付加価値化合物の工業生産のための古細菌細胞工場の創出が遺伝子工学によって可能であることを示している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

In times of a climate crisis caused by extreme emissions of green-house gases on a global scale, mitigation solutions need to be found. One solution is the system of carbon capture and utilization (CCU), where C1 gases, such as carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), or methane, are either redirected from industrial off-gas streams or directly air-captured. A biotechnological process for CCU is the use of Methanothermobacter marburgensis for CO2 fixation and production of value-added compounds. In this study, we focused on valine production, an amino acid important for human or feedstock nutrition. We demonstrated overproduction of valine from CO2 in M. marburgensis with temperature-induced promoters. Here, we reached a 12.9-fold increase in valine production between the OFF- and ON states of the inducible promoter with a maximal specific production rate of 14.17 mg gCDW−1 h−1 of valine in closed batch experiments. In the second approach for valine production, we overexpressed acetolactate synthase genes with resistance to allosteric valine inhibition from Methanothermobacter thermautotrophicus recombinant in M. marburgensis. We identified a strong reduction in allosteric inhibition towards valine. This resulted in specific valine productivity of up to 40 mg gCDW−1 h−1 and states the highest specific productivity on an individual amino acid in methanogens. With those findings, we expanded the toolbox for genetic modification of M. marburgensis by a thermo-inducible promoter system and applied protein engineering for enhanced production of value-added compounds to M. marburgensis. This proof of concept shows the feasibility of archaeal cell factories generation via genetic engineering for industrial production of value-added compounds with thermophilic methanogens.

• semanticscholar https://doi.org/10.1016/j.mec.2026.e00277first seen 2026-05-19 05:28:30 · last seen 2026-09-22 05:05:28