輸送体探索技術

微生物等を用いて化合物を生産する場合、特に膜不透過性の化合物をターゲットとする場合は、生産物の宿主細胞外への排出は生産の効率化を左右する。仮に、生産物の細胞外への排出が滞ると、生産物が細胞内に蓄積し、負のフィードバックが起こり生合成反応を阻害される。このような場合、ターゲットとする化合物を細胞外に適切に輸送する『輸送体』の細胞膜上での発現が解決策となる¹⁾。近年のゲノム解析の進展により生物のゲノム上には、300～1,000の輸送体をコードする遺伝子が存在する明らかにされている。一方で、輸送体は膜に局在するため精製の際には細胞膜から界面活性剤を用いて可溶化する必要がある。また、酵素学的な機能の解析をするためには人工膜小胞（リポソーム）再構成法などの難しい技術が必要になる。そのため、多くの輸送体遺伝子の機能は未知のまま残されている。実際に、ターゲットとする化合物の排出輸送体を論文情報やゲノム情報を元に調べても、対象の輸送体にたどり着かない場合が多いのが現状である。本プロジェクトでは(国研)産業技術総合研究所（産総研）の有する情報解析技術と東北大学で開発された輸送体探索技術との融合により、従来の輸送体探索に要する時間を大幅に短縮し、ターゲット化合物を輸送する輸送体の探索技術の開発を行った。

産総研・創薬基盤研究部門・油谷らのグループはゲノム情報や遺伝子転写解析のデータを基に、標的化合物の生産に寄与する輸送体遺伝子を抽出する技術を開発した。この技術を用いて、ゲノムにコードされた輸送体遺伝子から候補となる輸送体遺伝子の絞り込みを実施した。続いて、東北大学において、独自に開発を進めてきた輸送体探索技術²⁾を応用し、産総研・油谷らにより抽出された輸送体遺伝子の機能を質量分析などの技術を用いて実験的に調査し、ターゲット化合物を輸送する輸送体の探索を実施した。本プロジェクトにおいて、従来と比較して1/3～1/5の短期間にアミノ酸、有機酸（コウジ酸等）の輸送体の探索に成功した。さらに、探索した輸送体遺伝子の導入により、ターゲット化合物の生産が効率化できることを証明した。