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Development of a novel bioprocess for production of useful organic acids from industrial wastes

Research Project

Project/Area Number 18K11704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

Miwa Yamada  岩手大学, 農学部, 准教授 (90586398)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsバイオプロセス / エチレングリコール / グリコール酸 / グリオキシル酸 / 微生物 / 物質生産 / アルコール酸化酵素 / TAT経路 / 進化分子工学 / TAT経路 / 産業廃棄物
Outline of Final Research Achievements

This research aims to utilize ethylene glycol, which is a main component of industrial wastes such as antifreezing solution and long-life coolant, for microbial production of useful organic acids. We established a pathway to produce the useful organic acids in recombinant Escherichia coli from ethylene glycol. In order to enhance productivity of the organic acids, we tried to accumulate all enzymes for the synthetic pathway of organic acids in periplasm. However, this challenge is currently going through difficulties. Thus, evolutionary engineering of the enzymes also carried out to enhance activity for each substrate, and we succeed to obtain some mutants with high activity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

上述したように、本研究で原料としての使用を目指しているエチレングリコールは、世界的に莫大な廃棄量となっている不凍液やロングライフクーラントの主成分である。これらの産業廃棄物を原料とし、微生物によるオールバイオプロセスの有用有機酸類合成系の基盤を構築した本研究は、SDGsの目標「12. つくる責任 つかう責任」および「13. 気候変動に具体的な対策を」と一致し社会的に強い意義を持つ。さらに、有用有機酸類の合成に必要な酵素類の進化実験を通し、研究代表者らは、これまで独自に見出した新規酵素の構造・機能相関に迫る、酵素学的価値を持つ成果を得ることができた。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Expression of alcohol oxidase gene from Ochrobactrum sp. AIU 033 in recombinant Escherichia coli through the twin-arginine translocation pathway2019

    • Author(s)
      Matsumura Kenji、Yamada Miwa、Yamashita Takeshi、Muto Hitomi、Nishiyama Ken-ichi、Shimoi Hitoshi、Isobe Kimiyasu
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 128 Issue: 1 Pages: 13-21

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.12.012

    • NAID

      40021953936

    • Related Report
      2019 Research-status Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] エチレングリコールからのグリコール酸合成量向上を目指した高活性変異酵素スクリーニング系の構築2021

    • Author(s)
      村主 渉, 山下 岳士, 山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] TAT(Twin-Arginine Translocation)膜透過の再構成系の構築2020

    • Author(s)
      西川 華子, 菅野 琴華, 沢里 克宏, 山田 美和, 西山 賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖脂質MPIaseはTAT(Twin-Arginine Translocation)基質の膜へのターゲティングに関与する2020

    • Author(s)
      菅野 琴華, 西川 華子, 沢里 克宏, 山田 美和, 西山 賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] エチレングリコールを原料としたグリオキシル酸合成量向上を目指した活性向上酵素変異体の創出と組換え大腸菌におけるペリプラズムへの酵素集積2020

    • Author(s)
      村主 渉, 天野 一清, 松村 健児, 西山 賢一, 山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] エタノールアミンを原料としたグリコール酸の微生物合成系構築2020

    • Author(s)
      林田 宗記, 村主 渉, 杉森 大助, 山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第155回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 産業廃棄物の利活用を目指した有用物質の微生物合成に関する研究2020

    • Author(s)
      山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部会令和2年度受賞講演
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Cloning and heterologous expression of protein-oxidizing enzyme gene from Penicillium citrinum AIU Z26-4-82020

    • Author(s)
      Daiki Takashima, Wataru Maeda, Takanobu Tsuchiya, Tomoko Shintani, Katsuya Gomi and Miwa Yamada
    • Organizer
      Environmental mechanisms in Plants and Animals
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 未利用資源からの有用物質合成を目指した微生物の探索と酸化酵素の機能改良2019

    • Author(s)
      山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 70 周年シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質酸化能を有するPenicillium citrinum AIU Z26-4-8由来オキシダーゼ遺伝子のクローニングと異宿主による発現検討2019

    • Author(s)
      髙嶋 大輝, 前田 航, 土屋 高伸, 新谷 智子, 五味 勝也, 下飯 仁, 山田 美和
    • Organizer
      第71回日本生物工学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] アミノ酸置換によるOchrobactrum sp. AIU 033由来アルコール酸化酵素のグリコール酸酸化活性向上2019

    • Author(s)
      松村 健児、天野 一清、下飯 仁、山田 美和
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Ochrobactrum sp. AIU 033由来アルコール酸化酵素の機能解析2018

    • Author(s)
      天野一清、松村健児、下飯 仁、山田美和
    • Organizer
      平成30年度 東北・北海道合同支部大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 組換え大腸菌におけるOchrobactrum sp. AIU 033由来アルコール酸化酵素の局在性解析とグリオキシル酸合成に対するTatABC共発現の影響2018

    • Author(s)
      松村健児、山下岳士、西山賢一、下飯 仁、山田美和
    • Organizer
      平成30年度 東北・北海道合同支部大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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