| 執筆者一覧 |
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| 清水昌 | 京都大学 大学院農学研究科 応用生命科学専攻 教授 |
| 大竹久夫 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授 |
| 藤尾達郎 | 東京大学 国際・産学共同研究センター 客員教授 |
| 穴澤秀治 | 協和発酵工業(株) 科学技術戦略室 R&D評価担当部長 |
| 森英郎 | 協和発酵工業(株) バイオフロンティア研究所 主任研究員 |
| 荒勝俊 | 花王(株) 生物科学研究所 グループリーダー |
| 尾崎克也 | 花王(株) 生物科学研究所 室長 |
| 掛下大視 | 花王(株) 生物科学研究所 研究員(筑波大学駐在) |
| 中村幸治 | 筑波大学 大学院生命環境科学研究科 准教授 |
| 山根國男 | 筑波大学名誉教授 |
| 児玉武子 | 花王(株) 生物科学研究所 研究員(信州大学駐在) |
| 関口順一 | 信州大学 大学院総合工学系研究科 教授 |
| 門屋亨介 | 花王(株) 生物科学研究所 研究員(奈良先端科学技術大学院大学駐在) |
| 森本拓也 | 花王(株) 生物科学研究所 研究員(奈良先端科学技術大学院大学駐在) |
| 小笠原直毅 | 奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 教授 |
| 浜祐子 | 旭硝子(株) ASPEX事業推進部 研究開発グループリーダー |
| 竹川薫 | 香川大学 農学部 応用生物科学科 教授 |
| 柘植謙爾 | 慶應義塾大学先端生命科学研究所 特別研究講師 |
| 板谷光泰 | 慶應義塾大学環境情報学部 先端生命科学研究所 教授 |
| 杉山峰崇 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 助教 |
| 金連姫 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 特任研究員 |
| 山岸一雄 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 博士後期課程 |
| 金子嘉信 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 准教授 |
| 原島俊 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授 |
| 鈴木伸昭 | (財)地球環境産業技術研究機構(RITE) 微生物研究グループ 主任研究員 |
| 乾将行 | (財)地球環境産業技術研究機構(RITE) 微生物研究グループ 副主席研究員 |
| 湯川英明 | (財)地球環境産業技術研究機構(RITE) 微生物研究グループ グループリーダー |
| 加藤純一 | 広島大学 大学院先端物質科学研究科 教授 |
| 武田耕治 | メルシャン(株) 医薬・化学品事業部 バイオ技術開発センター センター長 |
| 吉田豊和 | 岐阜大学 工学部 生命工学科 准教授 |
| 長澤透 | 岐阜大学 工学部 生命工学科 教授 |
| 礒部公安 | 岩手大学 農学部 応用生物化学課程 教授 |
| 岩崎晃 | (株)カネカ ヘルスケアプロダクツ事業本部 工業化研究グループ 研究員 |
| 川野茂 | (株)カネカ ヘルスケアプロダクツ事業本部 ファインケミカル研究グループ 研究員 |
| 八十原良彦 | (株)カネカ ヘルスケアプロダクツ事業本部 ファインケミカル研究グループ 基幹研究員 |
| 長谷川淳三 | (株)カネカ／ユアヘルスケア(株) 上席幹部 |
| 片岡道彦 | 京都大学 大学院農学研究科 応用生命科学専攻 准教授 |
| 小川順 | 京都大学 大学院農学研究科 応用生命科学専攻 助教 |
| 本田孝祐 | 大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 助教 |
| 西原宏史 | 茨城大学 農学部 資源生物科学科 准教授 |
| 五十嵐泰夫 | 東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 教授 |
| 石井正治 | 東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 准教授 |
| 森浩禎 | 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 生体情報学 教授；慶應義塾大学 先端生命科学研究所 教授 |
| 八尾徹 | (独)理化学研究所 ゲノム科学総合研究センター 顧問 (兼)(独)産業技術総合研究所 JBIRC,CBRC |
| 構成および内容 |
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| 序論―物質生産プロセスのバイオ化をめざして―（清水昌） |
| 1 | バイオプロセスの優位性はどこにあるのか |
| 2 | 日本の優位性はなにか |
| 3 | バイオプロセスの展開と日本のとるべき道 |
| 3.1 | 微生物生産のターゲットと新分野の開拓 |
| 3.2 | バイオ政策の展開 |
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| 【第I編 宿主細胞創製技術（ミニマムゲノムファクトリー）】 |
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| ＜MGFの創製＞ |
| 第1章 | ミニマムゲノムファクトリーのコンセプト（藤尾達郎） |
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| 第2章 | 大腸菌のミニマムゲノムファクトリー（森英郎、穴澤秀治） |
| 1 | はじめに |
| 1.1 | ミニマムゲノムファクトリーの必要性 |
| 1.2 | 遺伝子組換え技術から代謝工学へ |
| 1.3 | ゲノムサイエンスのインパクト |
| 1.4 | よりシンプルで使いやすい大腸菌へ |
| 2 | 大腸菌MGF作製に向けた遺伝子機能情報の取得 |
| 2.1 | MGFの作製戦略 |
| 2.2 | 大腸菌ゲノムの特徴と縮小化の限界 |
| 2.3 | 大腸菌遺伝子破壊株ライブラリーを用いた遺伝子機能解析 |
| 3 | 染色体縮小化株作製 |
| 3.1 | 縮小化染色体のドラフトデザイン |
| 3.2 | 染色体高度加工方法の開発 |
| 3.3 | 実用的な染色体縮小化株の作製 |
| 3.4 | 他の染色体縮小化大腸菌菌株との比較 |
| 4 | 今後の展望 |
| 4.1 | 改良の方向性 |
| 4.2 | さらなる染色体の縮小化 |
| 4.3 | 特定物質の生産に特化したMGF-01株の改良 |
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| 第3章 | 枯草菌のミニマムゲノムファクトリー（荒勝俊、尾崎克也、掛下大視、中村孝治、山根國男、児玉武子、関口順一、門屋亨介、森本拓也、小笠原直毅） |
| 1 | はじめに |
| 2 | ゲノムの効率的削除、改変技術 |
| 3 | 不要遺伝子、必要遺伝子の峻別および機能評価 |
| 3.1 | 胞子形成初期遺伝子の発現制御技術 |
| 3.2 | 分泌ストレス応答遺伝子制御技術 |
| 3.3 | 溶菌酵素制御技術 |
| 4 | 枯草菌MGFの創製に向けて |
| 5 | 枯草菌MGFを用いた異種タンパク質生産技術 |
| 6 | おわりに |
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| 第4章 | 分裂酵母のミニマムゲノムファクトリー（浜祐子、竹川薫） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 分裂酵母染色体の大規模領域削除 |
| 2.1 | 削除領域の決定 |
| 2.1.1 | 分裂酵母のゲノム |
| 2.1.2 | 分裂酵母のトランスクリプトーム |
| 2.2 | 削除方法の開発 |
| 3 | 不要プロテアーゼ遺伝子の同定およびプロテアーゼ単独・多重破壊株 |
| 4 | 各種遺伝子機能解析 |
| 5 | おわりに |
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| ＜染色体大規模加工技術＞ |
| 第5章 | 枯草菌による革新的遺伝子集積法と物質生産（柘植謙爾、板谷光泰） |
| 1 | はじめに（枯草菌を用いた巨大ゲノム操作） |
| 2 | 遺伝子集積による物質生産 |
| 3 | 枯草菌プラスミド形質転換系を利用した革新的遺伝子集積法（OGAB法） |
| 4 | OGAB法による物質生産遺伝子の集積 |
| 4.1 | プリパスタチン遺伝子群のカセット化 |
| 4.2 | カロテノイド生合成オペロンの再配列 |
| 5 | おわりに |
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| 第6章 | 出芽酵母ゲノムの再構成技術と最適ゲノムファクトリー（杉山峰崇、金連姫、山岸一雄、金子嘉信、原島俊） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 最適ゲノムファクトリー |
| 3 | 出芽酵母の染色体分断技術 |
| 4 | 分断染色体の脱落によるゲノムの再構成 |
| 5 | ゲノムの再構成技術の有用菌株育種への応用 |
| 6 | ゲノムの再構成技術をめぐるフロンティア |
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| 第7章 | コリネ菌：コリネ型細菌における染色体大規模加工技術の開発（鈴木伸昭、乾将行、湯川英明） |
| 1 | はじめに |
| 2 | コリネ型細菌ゲノムにおける生育非必須領域 |
| 3 | ターゲット大規模削除 |
| 3.1 | Cre/loxP組換え反応を用いた大規模削除 |
| 3.2 | 繰り返し削除が可能な大規模削除法の開発 |
| 3.3 | I-SceIメガヌクレアーゼを利用した大規模削除 |
| 4 | ランダムゲノム削除 |
| 4.1 | 新規トランスポゾンの単離 |
| 4.2 | ランダム多数遺伝子削除株の作製 |
| 5 | 多数遺伝子導入 |
| 5.1 | Cre/loxP組換え反応を利用した多数遺伝子導入 |
| 5.2 | 有用化合物合成遺伝子群の導入 |
| 6 | おわりに |
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| 【第II編 有用微生物の探索・評価・遺伝子ライブラリー構築】 |
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| 第1章 | ケミカルバイオテクノロジーによる酸化バイオプロセス（加藤純一、武田耕治） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 芳香族炭化水素の酸化バイオプロセスの構築 |
| 2.1 | 有機溶媒耐性細菌の取得 |
| 2.2 | P.putida T57株を用いた生体触媒細胞の構築 |
| 2.3 | P.putida T57株のtodDおよびtodE変異株を用いたo-クレゾールおよびメチルカテコールの生産 |
| 2.4 | 今後の展望 |
| 3 | 脂肪族炭化水素の酸化バイオプロセス |
| 3.1 | アルカン資化微生物の分離 |
| 3.2 | アルカン酸化酵素遺伝子の取得 |
| 3.3 | Alkシステム遺伝子群の大腸菌における機能的発現 |
| 3.4 | P450システム遺伝子群の取得 |
| 3.5 | P450システム遺伝子群の機能的発現 |
| 3.6 | アルコール耐性微生物の取得 |
| 3.7 | 有機溶媒耐性株の形質転換宿主としての評価 |
| 3.8 | アルコール耐性Pseudomonas sp.OCR002における酸化酵素遺伝子群の発現 |
| 4 | 今後の課題 |
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| 第2章 | 微生物触媒によるコルベ・シュミット炭酸固定反応（吉田豊和、長澤透） |
| 1 | はじめに |
| 2 | フェノール性化合物のカルボキシル化を触媒する酵素 |
| 2.1 | 微生物嫌気代謝における芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成 |
| 2.2 | 4-ヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素 |
| 2.3 | 3,4-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素 |
| 2.4 | フェルニリン酸カルボキシラーゼ |
| 2.5 | 2,6-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素 |
| 2.6 | 2,3-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素 |
| 3 | 芳香族複素環化合物のカルボキシル化を触媒する酵素 |
| 3.1 | ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素 |
| 3.2 | インドール-3-カルボン酸脱炭酸酵素 |
| 4 | 炭酸固定反応を触媒する脱炭酸酵素群の構造解析 |
| 4.1 | ClassIに属する脱炭酸酵素 |
| 4.2 | ClassIIに属する脱炭酸酵素 |
| 4.3 | フェニルリン酸カルボキシラーゼ |
| 5 | おわりに |
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| 第3章 | 位置選択的酵素酸化、立体選択的酵素還元反応の探索（礒部公安、岩崎晃、川野茂、八十原良彦、長谷川淳三、片岡道彦、小川順、清水昌） |
| 1 | はじめに |
| 2 | グリコール系糖類の微生物酸化による短鎖有機酸生産プロセスの開発 |
| 2.1 | オキシダーゼ類のスクリーニング |
| 2.1.1 | エチレングリコールをグリコールアルデヒドに酸化する酵素（反応1） |
| 2.1.2 | グリコールアルデヒドをグリオキサールに酸化する酵素（反応2） |
| 2.1.3 | グリオキサールをグリオキシル酸に酸化する酵素（反応3） |
| 2.1.4 | グリコールアルデヒドをグリコール酸に酸化する酵素（反応4） |
| 2.1.5 | グリコール酸をグリオキシル酸に酸化する酵素（反応5） |
| 2.2 | 短鎖有機酸の酵素合成 |
| 2.2.1 | エチレングリコールからのグリオキサール合成（反応1→2） |
| 2.2.2 | エチレングリコールからグリコール酸の合成（反応1→4） |
| 2.2.3 | エチレングリコールからグリオキシル酸の合成（反応1→2→3） |
| 2.3 | まとめ |
| 3 | バイオ不斉還元システムによる光学活性アルコール類の合成 |
| 3.1 | 新規還元酵素の探索とその応用 |
| 3.1.1 | α-ケト酸のバイオ還元 |
| 3.1.2 | フェナシルハライドのバイオ還元 |
| 3.1.3 | β-ケトアミドのバイオ還元 |
| 3.1.4 | ジアステレオ選択的バイオ還元 |
| 3.2 | まとめ |
| 4 | おわりに |
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| 第4章 | 有機溶媒中でのバイオプロダクション（本田孝祐、大竹久夫） |
| 1 | はじめに |
| 2 | 有機溶媒中での酵素変換 |
| 3 | 有機溶媒耐性微生物 |
| 4 | 有機溶媒耐性細菌を用いた物質生産〜水／有機溶媒二相系プロセス〜 |
| 5 | 有機溶媒一相系での微生物変換〜親油性微生物とその応用〜 |
| 6 | おわりに |
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| 第5章 | ヒドロゲナーゼ反応のエネルギー供給系への応用（西原宏史、五十嵐泰夫、石井正治） |
| 1 | バイオプロセスと水素の接点 |
| 2 | 水素酸化細菌のエネルギー代謝とヒドロゲナーゼ |
| 3 | ヒドロゲナーゼ反応の補酵素供給系としての利用 |
| 3.1 | バイオプロセスにおける有用性 |
| 3.2 | アルコール脱水素酵素とヒドロゲナーゼのin vitro共役反応の検討 |
| 3.3 | 水素酸化細菌宿主におけるKLBの発現による水素利用型微生物触媒の作製 |
| 3.4 | R.eutropha KLB発現株によるヒドロゲナーゼ-KLBのin vivo共役反応 |
| 3.4.1 | 回分反応の検討 |
| 3.4.2 | ジャーファーメンターによる経時的反応の検討 |
| 3.5 | R.eutropha LDH発現株によるヒドロゲナーゼ-LDHのin vivo共役反応 |
| 4 | 総括と将来展望 |
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| 【第III編 細胞代謝のモデリング技術とシステムバイオロジー】 |
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| 第1章 | システム生物学におけるリソースの重要性（森浩禎） |
| 1 | はじめに |
| 2 | ゲノム研究よりもたらされたもの |
| 3 | ゲノム研究からシステム生物学へ |
| 4 | システム生物学への期待 |
| 5 | リソース |
| 5.1 | ORF clone library |
| 5.2 | 遺伝子欠失株ライブラリー |
| 5.3 | 分譲実績 |
| 5.4 | リソースを利用して |
| 6 | リソースの今後 |
| 7 | おわりに |
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| 第2章 | システムバイオロジー研究の国際動向―生命体のシステム的理解から応用へ―（八尾徹） |
| 1 | はじめに |
| 2 | システムバイオロジーの発展 |
| 2.1 | 全般動向 |
| 2.2 | 最近の米国の動き |
| 2.2.1 | NIH |
| 2.2.2 | マルチスケールモデリング |
| 2.2.3 | DOE |
| 2.3 | 欧州の動き |
| 2.3.1 | ドイツの肝臓細胞システムバイオロジープロジェクト"HepatoSys" |
| 2.3.2 | イギリスのシステムバイオロジーセンター（Centers for Integrative Systems Biology） |
| 2.3.3 | EU（欧州連合）のシステムバイオロジー展開 |
| 2.4 | システムバイオロジーの研究動向 |
| 3 | システムバイオロジーによる微生物の基礎研究と応用 |
| 3.1 | 全般動向 |
| 3.2 | 米国DOEの施策 |
| 3.3 | 欧州SysMO |
| 3.4 | 微生物関連システムバイオロジー研究の注目事例 |
| 4 | 合成バイオロジー（Synthetic Biology） |
| 4.1 | 合成バイオロジーの発展 |
| 4.2 | 最近の動向 |
| 4.3 | 今後の展望 |
| 5 | おわりに |
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