サッカロミセス・セレビシエにおける高スループットマイクロ流体スクリーニングのための成長連動型プロゲステロン応答性バイオセンサー

科学分野:

• 合成生物学
• バイオテクノロジー
• 微生物生体変換

背景:

• プレグネノロンやプロゲステロンのようなステロイド前駆体の水への溶解性が低いことは、微生物による生体変換や菌株スクリーニングの妨げとなる。
• この限界は、工業的なステロイド生産のための酵母菌株を改良する上でのボトルネックとなっている。

研究 の 目的:

• ステロイド生産を増強するためのハイスループットスクリーニングプラットフォームを酵母で開発すること。
• 新規バイオセンサーとシクロデキストリンシステムを用いて、ステロイド前駆体の溶解性限界を克服すること。

主な方法:

• ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン（HP-β-CD）を組み込んだ、サッカロミセス・セレビシエにおける成長連動型プロゲステロン応答性バイオセンサーを開発した。
• 菌株改良のために、大気圧・室温プラズマ（ARTP）変異原生成を利用した。
• 高生産菌株の分離のために、マイクロ流体ドロップレットカプセル化を用いた。

主要な成果:

• 野生株と比較して2.0～3.37倍高いプロゲステロン生産能を持つ5つの酵母変異株を同定した。
• 高生産菌株を分離する上でのプラットフォームの選択性、堅牢性、スケーラビリティを実証した。
• 選択された変異株におけるプレグネノロンからプロゲステロンへの変換の改善を検証した。

結論:

• 開発された合成生物学プラットフォームは、水に溶けにくいステロイド生産酵母をスクリーニングするための、実用的でモジュール化されたハイスループット戦略を提供する。
• このシステムは、他の生理活性分子にも適応可能であり、酵素進化やより広範なバイオテクノロジー応用への可能性を示している。