1節 遺伝子改変による微生物育種開発
1.突然変異による微生物育種
1.1 抗生物質の生産
1.2 アミノ酸発酵
2.組換えDNA実験による微生物育種
2.1 遺伝子組換えのツール
2.2 遺伝子組み換え技術―部位特異的組換え
2.3 相同組換え
2.4 進化分子工学
2.5 ゲノム編集
2節 ゲノム編集による微生物育種開発
1.ゲノム編集技術の概略
1.1 CRISPR/Cas9技術の概要
1.2 CRISPR/Cas9の派生技術
1.2.1 Cas9以外のヌクレアーゼを用いたゲノム編集
1.2.2 ヌクレアーゼ活性に依存しないゲノム編集
2.主要微生物における育種の実例
2.1 大腸菌における育種の実例
2.2 酵母における育種の実例
3節 GMDによる迅速・低コストな大規模高生産変異株のスクリーニング
1.ゲルマイクロドロップ(GMD)とは
1.1 構造・作製方法
1.2 スクリーニングの概要
2.GMDを用いたスクリーニングの実際
2.1 タンパク質高生産変異株のスクリーニング
2.2 化合物生産に基づく酵素高生産変異株のスクリーニング
3.今後の展開
3.1 蛍光検出方法について
3.2 汎用性と今後の展望
4節 物質生産のための微生物代謝のin silico デザイン
1.化学量論モデルを使った代謝シミュレーション
1.1 代謝フラックスと物質収支式
1.2 代謝フラックス解析の種類
1.3 ゲノムスケールモデル
1.4 フラックスバランス解析
2.シミュレーションに基づく代謝デザイン
2.1 増殖連動型の物質生産のための代謝デザイン
2.2 多重遺伝子破壊の効果を予測するためのアルゴリズム
3. 代謝デザインに基づく育種
3.1 大腸菌による3ヒドロキシプロピオン酸生産
3.2 藍藻によるエタノール生産
3.3 大腸菌によるコハク酸生産
4.展望
5節 糖代謝の制御可能な改変微生物の開発事例
1.微生物発酵による化合物生産の課題
1.1 細胞増殖と化合物生産のトレードオフ
1.2 複数の糖の同時利用
2.Parallel Metabolic Pathway Engineeringとは
2.1 PMPEの概要
2.2 PMPEの代謝デザイン
2.3 TCAサイクルへの炭素流入の遮断
2.4 Dahms経路の導入による増殖能力の再獲得
3.PMPEを用いた物質生産
3.1 PMPE株によるグルコース-キシロース混合糖からのMA生産
3.2 MA生産株の炭素フラックス解析
3.3 PMPEの汎用性
3.3.1 他のシキミ酸経路誘導体への応用
3.2.2 シキミ酸経路以外の代謝経路から合成される化合物への応用
6節 高温発酵に耐えうる好熱性細菌の開発
1.好熱性細菌について
2.好熱性細菌の自然界からの単離
3.高温発酵のメリット
4.高温発酵による物質生産
5.適応的実験室進化と変異
6.遺伝子変換技術の開発
6.1 形質転換系の開発
6.2 ゲノム編集技術の開発
7節 発酵技術を用いた有用物質生産
1.RPとα-EGの両者の発酵生産法
1.1 α-EGとRPを高めた米焼酎の発酵法
1.2 α-EGとRPを高めたどぶろく発酵法
2.RPを高めた甘酒発酵法
8節 ゲノム解析に基づいた酵素の機能解析
1. プロリン
2. オルニチン
3. リジン
4. 分岐鎖アミノ酸
4,1 バリン
4.2 ロイシン
4.3 イソロイシン
9節 計算科学を用いた酵素の探索・改良技術
1.近年の計算的手法を用いた酵素探索・改良技術
2.酵素配列の機能予測モデル
3.深層学習を用いたタンパク質配列の特徴抽出技術
4.酵素反応の予測モデル
10節 二酸化炭素を原料とする微生物による物質生産技術
1.CO2を原料とした物質生産に生物を用いる利点と目的
1.1 CO2を資源化し物質生産を行うために微生物を用いる理由
1.2 CO2を原料として生産する目的物質
2.微生物によるCO2からの物質生産の概要
2.1 活用するエネルギー
2.2 化学物質をエネルギー源として
2.2.1 酢酸生成菌
2.2.2 メタン生成菌
2.2.3 水素酸化細菌
2.3 光をエネルギー源として
2.3.1 酸素発生型光合成細菌
2.3.2 酸素非発生型光合成細菌
2.4 CO2を固定する経路
3.CO2を原料とした、コスト・環境負荷低減型のアセトン発酵生産
3.1 微生物による物質生産の課題
3.2 目的化合物の選択と特殊な微生物の利用を組み合わせた発酵分離同時工程による課題解決
3.3 発酵分離同時工程の実現性
3.4 ガスを原料としてアセトンを生産する好熱性微生物の設計
3.4.1 基質
3.4.2 代謝上の酸化還元バランス
3.4.3 細胞エネルギー
3.5 ガスを原料としてアセトンを生産する好熱性微生物の創出と課題
11節 C1化合物を原料とする有用物質生産
1.メチロトローフを用いた有用物質生産
1.1 メチロトローフのC1化合物代謝経路
1.2 メチロトローフによる物質生産の例
2.合成メチロトローフの創製
2.1 合成メチロトローフ細菌
2.2 合成メチロトローフ酵母
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