環境調和型バイオポリエステルの顆粒形成における分子解析

• Project/Area Number: 16710054
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Prefectural University of Kumamoto
• Principal Investigator: 松崎 弘美 熊本県立大学, 環境共生学部, 助教授 (30326491)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 生分解性プラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 / PHA / 共重合ポリエステル / Pseudomonas / phasin / 環境調和型高分子材料 / Phasin

Research Abstract

微生物が合成するポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は環境調和型バイオポリエステルとして注目される。Pseudomonas sp.61-3は、炭素数4の(R)-3-ヒドロキシブタン酸(3HB)をモノマー単位とするP(3HB)ホモポリマーと炭素数4〜12の(R)-3-ヒドロキシアルカン酸(3HA)をモノマー単位とするランダム共重合ポリエステル、P(3HB-co-3HA)、の2種類のPHAを同一菌体内に蓄積する。これは、基質特異性の異なる2種類のPHA重合酵素を有しているためであり、合成されたPHA顆粒には特異的に結合するタンパク質(GAP;Granule-associated protein)が存在する(P(3HB)に特異的なGA24、P(3HB-co-3HA)に特異的なGA18およびGA36)。様々なモノマー組成からなる共重合ポリエステルを遺伝子組換え株により合成・蓄積させ、ポリエステル鎖中のモノマー組成比とGAPの結合性について調べた結果、GAPはポリエステルのモノマー単位を認識・結合していると考えられた。そこで、GAPの機能を明らかにすることがPHAを効率的に合成させるための手段の一つと考え、GAP遺伝子のクローニングを行った。相同性検索の結果、GA18およびGA36はGAPとしてPHAの菌体内での安定性に寄与するのみならず、PHA重合酵素遺伝子の転写を抑制すると考えられた。一方、GA24はphasinと呼ばれるGAPでPHA顆粒の安定性に寄与するタンパク質と予想され、さらにはその遺伝子近傍にはGA24遺伝子の転写を抑制する推定調節タンパク質遺伝子が存在していた。いずれのGAP遺伝子もPHA生合成遺伝子クラスター上に位置することから、GAPはPHA生合成において重大な位置を占め、その他転写制御などの精巧な機構によってPHAの生合成が行われているものと考えられた。