Screening of novel biodegradable-plastic-degrading genes from meta genome and their application to the monomer recycling

• Project/Area Number: 17350077
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Environmental chemistry
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: NAKAJIMA-KAMBE Toshiaki University of Tsukuba, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (80241777)
• Project Period (FY): 2005 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2008: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2007: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2006: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2005: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000)
• Keywords: 生分解性プラスチック / リサイクル / プラスチック分解菌 / メタゲノム / 廃棄物再資源化 / 環境材料 / 酵素 / バイオテクノロジー / モノマーリサイクル

Research Abstract

自然環境中の全微生物のうち、人類が培養できるものは1%程度といわれている。そこで、残り99%の微生物の持つDNAを自然界から直接精製し、これを用いて新規プラスチック分解遺伝子の取得を行った。得られた新規遺伝子をさらに進化工学によって改変し、機能を強化した。これを用いてプラスチックの分解(モノマー化)を行い,プラスチックのバイオケミカルサイクルへの道を開いた。

Research Products

• [Journal Article] Rapid Monomerization of Poly(Butylene succinate)-co-(Butylene adipate) by Leptothrix sp. (2009)
  • Author(s): T.Nakajima-Kambe, K. Toyoshima, C. Saito, H. Takaguchi, Y. Akutsu-Shigeno, M. Sato, K. Miyama, N. Nomura, H. Uchiyama
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid Monomerization of Poly(Butylene succinate)-co-(Butylene adipate) by Leptothrix sp (2009)
  • Author(s): T.Nakajima-Kambe, K.Toyoshima, C. Saito, H.Takaguchi, Y. Akutsu-Shigeno, M. Sato, K. Miyama, N. Nomura, H. Uchiyama
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of novel poly(dl-lactic acid) depolymerases from metagenome (2008)
  • Author(s): Mayumi, D., Y. Akutsu-Shigeno, H. Uchiyama, N. Nomura, T. Nakajima-Kambe
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol 79 Pages: 743-750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of novel poly(DL-lactic acid)depolymerases from metagenome (2008)
  • Author(s): D. Mayumi, Y. Akutsu-Shigeno, H. Uchiyama, N. Nomura, T. Nakajima-Kambe
  • Journal Title: Applied Microbiology and Biotechnology (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 土壌中における生分解性プラスチックの分解と微生物叢~新規分解遺伝子の発見と利用 (2007)
  • Author(s): 中島(神戸)敏明
  • Journal Title: 日本生物工学会誌 85 Pages: 261-263
  • NAID: 110006317602
• [Journal Article] Novel plasmid transformation method mediated by chrysotile, sliding friction, and elastic body exposure (2007)
  • Author(s): Yoshida, N., T. Nakajima-Kambe, K. Matsuki, T. Shigeno
  • Journal Title: Anal. Chem. Insights 2 Pages: 9-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of a bacterium that degrades urethane compounds and characterization of its urethane hydrolase (2007)
  • Author(s): Akutsu-Shigeno, Y., Y. Adachi, C. Yamada, K. Toyoshima, N. Nomura, H. Uchiyama, T, Nakajima-Kambe
  • Journal Title: Appl. Microbio. Biotechnol. 70 Pages: 422-429
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel plasmid transformation method mediated by chrysotile, sliding friction, and elastic body exposure. (2007)
  • Author(s): Yoshida, N., T.Nakajima-Kamebe, K.Matsuki, T.Shigeno
  • Journal Title: Analytical Chemistry Insights 2 Pages: 9-15
• [Journal Article] プラスチック分解菌とモノマーリサイクル (2006)
  • Author(s): 中島敏明
  • Journal Title: プラスチックス 57 Pages: 52-55
  • NAID: 40007135070
• [Journal Article] Effects of polylactate ester-type time-release electron donor on generating and maintaining reductive condition in river sand microcosms (2005)
  • Author(s): Jin, H., T. Nakajima-Kambe, Y. Akutsu-Shigeno, M. Nakashima, T. Shigeno, N. Nomura, H. Uchiyama
  • Journal Title: Chikasui Gakkai Si 47 Pages: 323-332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and characterization of bacteria that degrade poly (lactic acid-glycerol ester)-type time-release electron donor for accelerated biological reductive dechlorination (2005)
  • Author(s): Jin, H., T. Nakajima-Kambe, Y. Akutsu-Shigeno, M. Nakashima, T. Shigeno, N. Nomura, H. Uchiyama
  • Journal Title: Macromol. Symp 224 Pages: 155-166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] プラスチック分解菌とモノマーリサイクル (2005)
  • Author(s): 中島(神戸)敏明
  • Journal Title: プラスチックス 57 Pages: 52-55
  • NAID: 40007135070
• [Journal Article] Isolation of a bacterium that degrades urethane compounds and characterization of its urethane hydrolase (2005)
  • Author(s): Akutsu-Shigeno, Y., Y.Adachi, C.Yamada, K.Toyoshima, N.Nomura, H.Uchiyama, T.Nakajima-Kambe
  • Journal Title: Applied Microbiology and Biotechnology 23 Pages: 1-8
• [Journal Article] Effects of polylactate ester-type time-release electron donor on generating and maintaining reductive condition in river sand microcosms (2005)
  • Author(s): Jin H., T.Nakajima-Kambe, Y.Akutsu-Shigeno, M.Nakashima, T.Shigeno, N.Nomura, H.Uchiyama
  • Journal Title: Chikasui Gakkai Si 47 Pages: 323-332
• [Journal Article] Isolation and Characterization of Bacteria that Degrade Poly (Lactic Acid-Glycerol Ester)-Type Time-Release Electron Donor for Accelerated Biological Reductive Dechlorination (2005)
  • Author(s): Jin H., T.Nakajima-Kambe, Y.Akutsu-Shigeno, M.Nakashima, T.Shigeno, N.Nomura, H.Uchiyama
  • Journal Title: Macromolecular Symposia 224 Pages: 155-166
• [Presentation] イネ常在酵母Pseudozyma antarctica生分解性プラスチック分解酵素は広い基質特異性を持つ (2009)
  • Author(s): 北本宏子、篠崎由紀子、曹暁紅、中島敏明、小板橋基夫、藤井毅
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2009)
  • Author(s): 市橋文恵、齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] Leptothrix sp.TB-71株が生産する二種のエステラーゼについて (2009)
  • Author(s): 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕央、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2009)
  • Author(s): 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2009)
  • Author(s): 市橋文恵、齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Leptothrix sp. TB-71株が生産する二種のエステラーゼについて (2009)
  • Author(s): 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2009)
  • Author(s): 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Leptothrix sp. TB-71 株由来PBSA depolymeraseの生産条件の検討 (2008)
  • Author(s): 齋藤 知佳、野村 暢彦、内山 裕夫、中島 敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 名城大学(名古屋)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2008)
  • Author(s): 市橋 文恵、野村 暢彦、内山 裕夫、中島 敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 名城大学(名古屋)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2008)
  • Author(s): 佐々木 博之、眞弓 大介、野村 暢彦, 内山 裕夫、中島 敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 名城大学(名古屋)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] in situ 集積法によるメタゲノムスクリーニングの効率化の検討 (2008)
  • Author(s): 三ツ橋恭平、眞弓大介、茂野俊也、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本微生物生態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 難培養性微生物のコロニー化に関する培養条件の予備検討 (2008)
  • Author(s): 市橋あい、本多陽子、鈴木慶子、野村暢彦、中島敏明、内山裕夫
  • Organizer: 日本微生物生態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2008)
  • Author(s): 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2008)
  • Author(s): 市橋文恵、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Leptothrix sp. TB-71株由来PBSA depolymeraseの生産条件の検討 (2008)
  • Author(s): 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Diversity and quantification of methanotrophs in rice field by stable iso tope probing and real time PCR (2007)
  • Author(s): Daisuke Mayumi Nobuhiko Nomura, Hiroo Uchiyama and Toshiaki Nakajima-Kambe
  • Organizer: 第7回 国際ゲノム会議
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] 微生物(酵素)による生分解性プラスチックのリサイクル (2007)
  • Author(s): 中島 敏明
  • Organizer: アグリビジネス創製フェア
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] 酵素によるポリエステル系プラスチックの選択的モノマー化 (2007)
  • Author(s): 中島 敏明
  • Organizer: JST新技術説明会
  • Place of Presentation: JST本部
  • Year and Date: 2007-10-18
• [Presentation] Search of biodegradable plastic-degrading microorganisms from alimentary canals and body surfaces of insects (2007)
  • Author(s): Hironori Sakamoto, Hiroko Kitamoto, Motoo Koitabasbi Ken Su zuki, Jun Tabata Atsushi Mochizuki, Toshiaki Nakajima, Takeshi Fujii and Seiya Tsushima
  • Organizer: 4th Asia-Pacific Conference on Chemical Ecology
  • Place of Presentation: エポカルつくば(つくば市)
  • Year and Date: 2007-09-14
• [Presentation] Takeshi Fujiia and Seiya Tsushima Search of biodegradable plastic-degrading microorganisms from alimentary canals and body surfaces of insects (2007)
  • Author(s): Hironori Sakamoto, Hiroko Kitamoto Motoo Koitabashi, Ken Suzuki, Jun Tabata, Atsushi Mochizuki, Toshiaki Nakajima
  • Organizer: 4th Asia-Pacific Conference on Chemical Ecology
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] 葉面生息酵母は生分解性プラスチックを効率よく分解する (2007)
  • Author(s): 北本宏子, 多胡香奈子, 曹暁紅, 小板橋基夫, 對馬誠也, 森田友岳, 中島敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第59回大会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 微生物生態学からの基礎・応用研究の展開 (2006)
  • Author(s): 中島敏明、吉田ナオト
  • Organizer: 日本微生物生態学会第22回大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 土壌に埋設したプラスチック表層の微生物群集動態の解析 (2006)
  • Author(s): 土屋未来、結城裕子、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • Organizer: 日本微生物生態学会第22回大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ポリ乳酸分解酵素の進化工学的改変 (2006)
  • Author(s): 菅江理子, 真弓大介, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第58回大会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 土壌中におけるプラスチック分解と微生物叢~新規分解遺伝子の発見と利用 (2006)
  • Author(s): 中島敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第58回大会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] プラスチック分解遺伝子の探索とリサイクルへの利用 (2005)
  • Author(s): 中島敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第57回大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] メタゲノム由来新規生分解性プラスチック分解酵素遺伝子の性質 (2005)
  • Author(s): 真弓大介, 圷(茂野)ゆき枝, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島(神戸)敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第57回大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] Leptothrix sp. 3A株由来プラスチック分解酵素の諸性質 (2005)
  • Author(s): 高口均, 圷(茂野)ゆき恵, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第57回大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] Leptothrix sp. 3A株由来PBSAデポリメラーゼの解析 (2005)
  • Author(s): 佐藤愛美, (茂野) ゆき枝, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島 (神戸) 敏明
  • Organizer: 日本生物工学会平成第57回大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] ローンライブラリー法による埋設プラスチック表層の微生物叢解析 (2005)
  • Author(s): 城裕子・土屋未来・野村暢彦・内山裕夫・中島敏明
  • Organizer: 日本微生物生態学会第21回大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Book] 微生物の辞典 (2008)
  • Author(s): 渡邉信・西村和子・内山裕夫・奥田徹・加来久敏・広木幹也編(中島敏明 : 共著)
  • Total Pages: 576
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks]
  • URL: http://www.sakura.cc.tsukuba.ac.jp/toshi/pages/
• [Remarks]
  • URL: http://www.sakura.cc.tsukuba.ac.jp/~toshi/pages/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規プラスチック分解菌 (2009)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2009-01-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ウレタン結合分解菌 (2008)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2008-12-23
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] エステル結合含有プラスチック分解微生物、プラスチック分解酵素および該酵素をコードするポリヌクレオチド (2008)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2008-07-16
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ウレタン結合分解菌 (2008)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2008-03-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ウレタン結合分解菌 (2007)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2007-09-19
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ポリエステル系プラスチック分解酵素およびその酵素をコードするポリヌクレオチド (2007)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2007-10-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ポリエステル系プラスチック分解菌 (2007)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2007-10-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規ウレタナーゼ (2007)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興機構
  • Acquisition Date: 2007-03-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生分解性プラスチック分解酵素をコードする遺伝子の取得方法、それにより得られる新規遺伝子および酵素 (2005)
  • Inventor(s): 中島敏明、茂野ゆき枝
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学
  • Industrial Property Number: 2005-142231
  • Filing Date: 2005-05-16