酢酸は、リグノセルロース系バイオマスやC1ガスから持続可能に生産できるため、微生物バイオテクノロジーにおける有望な炭素源である。酢酸は直接アセチルCoAへ活性化されるため、アセチルCoA由来産物の生産にとりわけ適しており、ここでは3-(3-ヒドロキシアルカノイルオキシ)アルカン酸（HAA）の生産を例として示す。P. putida KT2440は酢酸を内在的に代謝できるが、有機酸であるため微生物の増殖を阻害する作用も持つ。本研究では炭素およびエネルギー源として酢酸を用い、P. putida KT2440の生理を詳細に調べ、酢酸をHAAの生合成用飼料基質として評価する。まず、酢酸活性化のためにアセチルCoAシンテターゼを過剰発現させる合理的工学を行ったところ、増殖速度が16%向上し、ラグ相が6時間短縮された。さらに酢酸上でのP. putida KT2440の性能を高めるために、適応的実験室進化を実施した。その結果、増殖速度は0.4 h-1から0.6 h-1へ改善し、野生型と比べてラグ相を短縮した状態で、最大12.5 g L-1の酢酸で増殖できるようになった。全ゲノムシーケンシングにより、遺伝子発現制御やシグナル伝達に関与するタンパク質に変異が見いだされた。この進化的工学アプローチを指針として、gacSおよびcrcの欠失を行ったところ、ラグ相は7時間から1時間へ低下し、増殖速度も25%向上した。これは進化クローンの増殖特性と一致する。進化株を用いてHAAを生産したところ、生体量および生成物形成がより速くなり、生成物チトールは野生型の最大94%に到達した。結論として、P. putida KT2440の酢酸代謝における機構を特定し、合理的および進化的工学により株の増殖性能を改善した。挑戦的ではあるものの有望な第3世代飼料基質である酢酸の潜在性を示した。
https://doi.org/10.64898/2026.08.21.746131