明治大学大学院农学研究科环境バイオテクノロジー研究室の槇本美波（博士前期课程修了生）、小山内崇准教授の研究グループは、エタノールの添加が真核微细藻类 Euglena gracilis&苍产蝉辫;（ユーグレナ）の高浓度グルコース条件下における増殖低下を缓和させることを解明しました。
研究成果のポイント
- ユーグレナは光合成を行い、パラミロンやタンパク质、脂质など有用成分を生产する能力を持ちます。
- グルコースはユーグレナの増殖やパラミロン蓄积を促进する炭素源です。しかし、过剰なグルコースはかえって増殖を低下させてしまいます。
- 今回、エタノールを添加することで、高浓度グルコースによる増殖低下が缓和されることを発见しました。エタノールの添加によって呼吸や细胞膜の组成が変化し、细胞の肥大化を抑制することで、グルコースのストレスを缓和したと考えられます。
要旨
微细藻类であるユーグレナ注は、光独立栄养、従养栄养、また混合栄养の条件で培养することができ、タンパク质やビタミン、脂质を生产することができます。また、ユーグレナの贮蔵多糖类であり、β-1,3-グルカンの一种であるパラミロンは、皮肤病の発症抑制やインフルエンザの予防に効果があることが报告されています。
グルコースを添加してユーグレナを培养することで、ユーグレナの増殖およびパラミロンの蓄积が促进されます。しかし、过剰なグルコースは高い浸透圧によってユーグレナの増殖を低下させることが报告されていました。
本研究では、高浓度のグルコースを添加して培养したユーグレナの细胞は、脱水?収缩するのではなく、肥大化することを明らかにしました。
さらに、エタノールを濃度0.5%で添加することで、400 mMという高濃度グルコース条件下におけるユーグレナの増殖低下を緩和することを明らかにしました。また、高濃度グルコースに加えてエタノールを添加した条件では、グルコースを添加していない条件と同様の紡錘形細胞が観察されました。
これらの结果は、エタノールがユーグレナにおけるグルコースストレスを缓和することを示しており、従属栄养条件下におけるユーグレナの生理学的侧面を明らかにしました。
本研究は、明治大学大学院农学研究科环境バイオテクノロジー研究室の槇本美波（博士前期课程修了生）、小山内崇准教授らの研究グループによって行われました。また、本研究は闯厂罢革新的骋齿技术创出事业（代表：大熊盛也）、旭硝子财団（代表：小山内崇）の援助により行われました。本研究成果は、2026年3月18日に国际誌「Journal of Biotechnology」のオンライン版に掲载されました。
※研究グループ
明治大学大学院農学研究科 環境バイオテクノロジー研究室
准教授 小山内 崇（おさない たかし）
博士前期课程修了生 槇本 美波（まきもと みなみ）
明治大学大学院農学研究科 環境バイオテクノロジー研究室
准教授 小山内 崇（おさない たかし）
博士前期课程修了生 槇本 美波（まきもと みなみ）
1．背景
ユーグレナは食用可能であり、有効な代替タンパク质源として注目されています。また、タンパク质、ビタミン、脂质、およびユーグレナ类にのみ见られるβ-1,3-グルカンであるパラミロンを含有していて、パラミロンは免疫刺激剤として市贩されています。
ガラクトースや乳酸、グリセロールなどの様々な炭素源の中でも、ユーグレナはグルコースを炭素源として使用した場合に最も高い増殖を示します。また、グルコースを添加してユーグレナを培養することで、ユーグレナのパラミロン蓄積も促進されます。しかし、グルコースが高濃度（60 g/L）になると、逆に増殖を阻害してしまいます。この増殖阻害は浸透圧ストレスに起因すると考えられています。
ユーグレナは、エタノールも炭素源として利用することができます。エタノールは、酢酸およびアセチル颁辞础を介してグリオキシル酸経路を通じて代谢されます。0.5%または1.0%のエタノール添加条件で培养されたユーグレナ细胞は、エタノールを添加せずに培养した细胞よりもパラミロンの蓄积量が増加し、细胞サイズが増加することが明らかにされています。さらに、ユーグレナをエタノール添加条件で培养すると、高度不饱和脂肪酸が生成されます。
グルコース、エタノール、リンゴ酸、グルタミン酸など、さまざまな炭素源を用いたユーグレナの培养について、これまでにいくつかの研究が行われてきました。しかし、増殖を低下させるような高浓度のグルコース条件下において、さらに炭素源を追加してユーグレナを培养し、その影响を调べた研究は行われていません。本研究では、高浓度グルコース条件下での増殖抑制がエタノールの添加によって缓和されることを実証し、ユーグレナの増殖を调节する上で外部からの炭素源が持つ生理学的重要性を明らかにしました。
2．研究手法と成果
本研究グループは、Euglena gracilis NIES-48株を、1% CO2をCM培地にバブリングしながら、12時間明条件/12時間暗条件の光条件で14日間培養しました。培地にグルコースを50～200 mM添加した条件では、グルコースを添加していない条件よりも生育が向上しました。一方で、300 mM以上のグルコースを添加して培養を行うと、グルコースを添加せずに培養した際よりも、増殖が低下しました。
顕微鏡観察の結果、増殖が低下する高濃度グルコース条件（400 mM）では、グルコースを添加していない条件よりも細胞の平均直径が増加しました（図1）。また、グルコース無添加条件でユーグレナは紡錘形の細胞であったのに対し、高濃度グルコース条件では丸く肥大化した細胞となりました（図1）。
高浓度グルコースによる増殖低下の原因を调べるために、グルコース添加に加えて、エタノールまたはメタノールに溶解したビタミン贰、エタノール、メタノールをそれぞれ培地に添加して培养を行いました。その结果、エタノールに溶解したビタミン贰またはエタノールを添加した际に、高浓度グルコースのみを添加した条件よりも细胞数が9倍以上増加しました（図2）。また、エタノールを添加した条件では、细胞の平均直径も减少し、纺锤形の细胞を示すようになりました（図2）。
高浓度グルコース条件で细胞は収缩するどころか、むしろ肥大化していたことから、高浓度グルコースによる増殖低下は浸透圧による脱水が主要因ではない可能性が示唆されました。また、増殖が低下する高浓度グルコース条件でも、エタノールに溶解したビタミン贰またはエタノールを添加することで増殖が回復し、纺锤形の细胞が见られるようになったことから、高浓度グルコースによって诱発されるストレスを部分的に缓和した可能性が示唆されました。メタノールに溶解したビタミン贰ではストレス缓和効果が见られなかったことから、ビタミン贰ではなくエタノールが寄与している可能性が高いと考えました。エタノールによって高浓度のグルコースのストレスが缓和した原因は明らかではありませんが、过去の研究から、エタノールの添加によって暗所での呼吸活性が増加することが报告されています。このため、エタノールを加えることで炭素の分解を促进する呼吸が活性し、结果としてパラミロンの过剰蓄积を防ぎ、グルコースストレスが缓和された可能性が考えられます。また、炭素源としてグルコースを用いた际とエタノールを用いた际で脂肪酸组成が変化することが报告されており、细胞膜の组成変化などが高浓度のグルコースのストレス缓和に寄与した可能性も考えられます。
3．今后の期待
本研究では、高グルコース条件下においても、エタノールがユーグレナの増殖を部分的に回復させることを実証しました。ユーグレナは、他の炭素源と比较してグルコース存在下でより速い増殖を示すため、本研究で検讨した培养条件は、この微细藻类の実用化において特に重要であると考えられます。高浓度グルコース条件下におけるエタノールによる増殖改善のメカニズムを解明するためには、さらに研究を行っていく必要があります。
4．论文情报
タイトル
Ethanol alleviates glucose stress from Euglena gracilis（エタノールによるEuglena gracilisのグルコースストレス缓和）
着者名
Minami Makimoto, Takashi Osanai
雑誌
Journal of Biotechnology
DOI
5．补足説明
- 注 ユーグレナグラシリス（通称ユーグレナ）
淡水生の原生生物であるユーグレナグラシリス（Euglena gracilis）は、緑藻に由来する叶緑体を有しています。また、柔软性と形状维持をもたらすペリクル构造を持つ単细胞の鞭毛虫です。
参考図
図1. 培養14日後のユーグレナの細胞平均直径と顕微鏡写真
高浓度グルコースを添加した条件では、光独立栄养条件よりも细胞の平均直径が増加した(**p&濒迟;0.005)。また、光独立栄养条件では纺锤形の细胞が観察されたのに対し、高浓度グルコース条件では丸くて肥大化した细胞が観察された。
高浓度グルコースを添加した条件では、光独立栄养条件よりも细胞の平均直径が増加した(**p&濒迟;0.005)。また、光独立栄养条件では纺锤形の细胞が観察されたのに対し、高浓度グルコース条件では丸くて肥大化した细胞が観察された。
図2. 400 mMグルコースを含む培地に様々な添加物を加えて培養したユーグレナの増殖と細胞サイズ
高浓度グルコースに加えてエタノールに溶解したビタミン贰またはエタノールを添加した条件では、高浓度グルコースのみを添加した条件よりも细胞数が9倍以上に増加した(p&濒迟;0.005)。また、エタノールを添加した条件では、细胞の平均直径が减少した(p&濒迟;0.05)。
高浓度グルコースに加えてエタノールに溶解したビタミン贰またはエタノールを添加した条件では、高浓度グルコースのみを添加した条件よりも细胞数が9倍以上に増加した(p&濒迟;0.005)。また、エタノールを添加した条件では、细胞の平均直径が减少した(p&濒迟;0.05)。