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Design of bio-production of platform aromatic chemicals with C6-C3 structure from lignin

Research Project

Project/Area Number 15K00649
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Design and evaluation of sustainable and environmental conscious system
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

OHTA Yukari  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, グループリーダー代理 (40399572)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秦田 勇二  埼玉工業大学, 工学部, 教授 (20399562)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsリグニン / 芳香族モノマー / 酵素 / GST / SDR / Novosphingobium / バイオマス利活用 / 海洋性細菌 / グルタチオン転移酵素 / β-O-4結合
Outline of Final Research Achievements

Enzymatic catalysis is one of the eco-friendly strategies for the specific production of high-value aromatic compounds from lignin. In this study, we biochemically characterized the four enzymes from Novosphingobium sp. The intermediate molecules produced by the four-enzyme reactions with milled wood lignin showed the capacity to accommodate heterologous substrates at the substrate-binding sites of the enzymes. Then, we achieved specific production of aromatic monomers with a phenylpropane structure directly from natural lignin using the five enzymes including above mentioned four enzymes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リグニンは様々な化学物質の原料として石油に代わる可能性を持つが、そのリグニンの構造上の複雑さのために、天然物に由来するリグニンから芳香族化合物を選択的に製造することには、多くの困難が伴う。酵素触媒は、リグニンから高価値の芳香族化合物を特異的に製造するための環境に優しい戦略の1つと言える。本研究において、酵素を用いた温和な条件下で、天然物に由来するリグニンから直接モノマーを特異的に製造できたことは、持続可能なバイオリファイナリーのための新たな可能性を開くことが期待できる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 13 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Functional materials-Lignin, Producing functional chemicals from wood using marine bacteria ensymes2018

    • Author(s)
      Yukari Ohta
    • Journal Title

      Convertech International : functioal film, paper, foil, and converting technology

      Volume: 2 Pages: 66-70

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    • Author(s)
      大田 ゆかり
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー

      Volume: 75 Pages: 328-330

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    • Author(s)
      大田 ゆかり
    • Journal Title

      コンバーテック

      Volume: 531 Pages: 81-85

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      Yukari Ohta, Ryoichi Hasegawa, Kanako Kurosawa, Allyn H. Maeda, Toshio Koizumi, Hiroshi Nishimura, Hitomi Okada, Chen Qu, Kaori Saito, Takashi Watanabe, Yuji Hatada
    • Journal Title

      ChemSusChem

      Volume: vol. 10, No. 2 Issue: 2 Pages: 425-433

    • DOI

      10.1002/cssc.201601235

    • NAID

      120005898996

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    • Author(s)
      大田ゆかり
    • Journal Title

      紙パルプ技術協会誌

      Volume: 第70巻 第12号(通巻第789号) Pages: 76-77

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    • Journal Title

      四国紙パルプ協会ニュースレター

      Volume: 41 Pages: 1-10

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    • Author(s)
      Ohta Y., Nishi S., Hasegawa R., Hatada Y.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 15105-15105

    • DOI

      10.1038/srep15105

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      Yukari Ohta
    • Organizer
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      lignobiotech 2018:5th Symposium of Biotechnology Applied to Lignocelluloses, Helsinki
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novosphingobium sp. MBES04株のリグニン関連物質存在下におけるトランスクリプトーム解析2018

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      大田ゆかり,石井俊一、嶋根康弘、黒澤佳奈子、市川淳子、小林樹和、山田 美紗登、西村裕志、渡辺隆司
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      第63回リグニン討論会
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      大田 ゆかり
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  • [Presentation] 海洋微生物からの有用機能の探索とその応用2018

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      大田 ゆかり
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      日本農芸化学会2018年度(平成30年度)大会
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  • [Presentation] 酵素反応親和性リグニンフラクションによるフェニルプロパノン化合物のワンポット酵素生産2017

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      山田美紗登、辻祥子、市川淳子、黒澤佳奈子、大田ゆかり、片平正人、渡辺隆司、西村裕志
    • Organizer
      第67回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市、アクロス福岡
    • Year and Date
      2017-03-18
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  • [Presentation] 海洋性細菌のリグニン分解酵素による木質バイオマス成分変換機構の理解2017

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      嶋根康弘、大田ゆかり、前田亜鈴悠、片平正人、永田崇、山置祐大、渡辺隆司
    • Organizer
      第335回生存圏シンポジウム・生存圏ミッションシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都府宇治市、京都大学
    • Year and Date
      2017-02-23
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  • [Presentation] 海域におけるリグニンの微生物代謝の理解からホワイトバイオへ2017

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      大田 ゆかり
    • Organizer
      第19回マリンバイオテクノロジー学会
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  • [Presentation] 海洋性の酵素で木材の天然リグニンから機能性化学品を生産する方法2017

    • Author(s)
      秦田 勇二、大田 ゆかり
    • Organizer
      時代を刷新する会 新エネルギー委員会
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    • Invited
  • [Presentation] フラグメント分子軌道法を活用したリグニンβ-O-4還元開裂酵素の機能改変2017

    • Author(s)
      嶋根康弘、黒澤佳奈子、市川淳子、前田亜鈴悠、布浦拓郎、山置佑大、永田崇、片平正人、高谷光、吉田亮太、中村正治、磯崎勝弘、渡辺隆司、大田ゆかり
    • Organizer
      第62回リグニン討論会
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  • [Presentation] 海洋性細菌に由来するリグニンβ-O-4還元開裂酵素GST4の解析2016

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      嶋根康弘、前田亜鈴悠、塩谷美夏、黒澤佳奈子、市川淳子、布浦拓郎、山置佑大、永田崇、片平正人、高谷光、吉田亮太、中村正治、渡辺隆司、大田ゆかり
    • Organizer
      第61回リグニン討論会
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      京都府宇治市、京都大学
    • Year and Date
      2016-10-28
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  • [Presentation] 海洋環境からのGuaiacylglycerol-β-guaiacyl ether - Cα位酸化酵素の探索2016

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      前田亜鈴悠、西真郎、坪内泰志、大田ゆかり
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      第61回リグニン討論会
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      京都府宇治市、京都大学
    • Year and Date
      2016-10-28
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  • [Presentation] Enzymatic cascade of a marine Novosphingobium cleaving β-O-4 linkages of a wood component, lignin2016

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      Yukari Ohta, Shinro Nishi, Ryoichi Hasegawa, Yuji Hatada
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      Extremophiles 2016
    • Place of Presentation
      京都府京都市、京都大学
    • Year and Date
      2016-09-13
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海洋性細菌によるリグニン分解とその有用利用2016

    • Author(s)
      大田ゆかり
    • Organizer
      第57回海中海底工学フォーラム
    • Place of Presentation
      東京都目黒区、東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-04-22
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    • Invited
  • [Presentation] 海洋性バクテリアの陸域バイオマス代謝2015

    • Author(s)
      大田ゆかり
    • Organizer
      第43回高知大学アカデミアセミナー バイオマスリファイナリー研究の最前線
    • Place of Presentation
      高知県南国市、高知大学物部キャンパス
    • Year and Date
      2015-11-27
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    • Invited
  • [Presentation] 海洋性Novosphingobium属細菌に由来するリグニンモデル2量体β-O-4結合開裂酵素群の酵素学的解析2015

    • Author(s)
      大田ゆかり、黒澤佳奈子、永田崇、片平正人、西村裕志、渡辺隆司、長谷川良一、秦田勇二
    • Organizer
      第60回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市、筑波大学
    • Year and Date
      2015-11-06
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  • [Presentation] リグニンモデル2量体中β-O-4結合を開裂する海洋性Novosphingobium属細菌の木質バイオマス成分代謝2015

    • Author(s)
      黒澤佳奈子、坪内泰志、秦田勇二、長谷川良一、西村裕志、渡辺隆司、大田ゆかり
    • Organizer
      第60回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市、筑波大学
    • Year and Date
      2015-11-06
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  • [Presentation] リグニンモデル2量体中β-O-4結合を開裂する海洋性Novosphingobium属細菌のゲノムおよびトランスクリプトーム解析2015

    • Author(s)
      西真郎、黒澤佳奈子、小林樹和、坪内泰志、秦田勇二、大田ゆかり
    • Organizer
      第60回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市、筑波大学
    • Year and Date
      2015-11-06
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  • [Presentation] 海洋由来バクテリアのリグニン分解酵素2015

    • Author(s)
      大田ゆかり
    • Organizer
      京都大学化学研究所・附属元素科学国際研究センター典型元素機能化学・化学資源セミナー
    • Place of Presentation
      京都府宇治市、京都大学化学研究所
    • Year and Date
      2015-10-13
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    • Invited
  • [Book] 農林水産物由来高機能材料2016

    • Author(s)
      大田ゆかり
    • Total Pages
      312
    • Publisher
      株式会社エヌ・ティー・エス
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  • [Remarks] 大田 ゆかり グループリーダー代理が日本農芸化学会 農芸化学女性研究者賞を受賞

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/j/jamstec_news/award/2018.html#20180329

    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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