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Development of polyester refinery technology using microbial metabolism

Research Project

Project/Area Number 18K19177
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

Yoshida Shosuke  奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任准教授 (80610766)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords遺伝子破壊 / protocatechuic acid / 代謝工学 / PET / ポリエチレンテレフタレート / 発酵
Outline of Final Research Achievements

We aimed to convert PET into useful compounds using the PET-degrading bacterium Ideonella sakaiensis. Previous studies have predicted that this bacterium metabolizes terephthalic acid (TPA), a PET hydrolyzate, via protocatechuic acid (PCA). PCA 3,4-dioxygenase gene (pcaHG) responsible for PCA aromatic ring cleavage in the putative TPA metabolic pathway of I. sakaiensis was disrupted by single crossover homologous recombination. The disruptant strain was cultured on the minimal medium with amorphous PET as a carbon source, resulting in the detection of PCA in the culture supernatant.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

I. sakaiensisを遺伝子工学的に改良することによって、PETを有用化合物への変換可能な株の構築を図った。今回はモデル実験として、PETからprotocatechuic acidへ変換する株を作製した。これにより、微生物発酵の原料として、廃棄され環境汚染要因となっているPETを用いることが可能であることがわかった。現時点で、その変換効率は低いが、培養条件の最適化などにより、実用化に耐えうるレベルへの収率の向上が求められる。

Report

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

    (19 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 10 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Biodegradation of waste PET2020

    • Author(s)
      Hiraga Kazumi, Taniguchi Ikuo, Yoshida Shosuke, Kimura Yoshiharu, Oda Kohei
    • Journal Title

      EMBO reports

      Volume: 21 Issue: 2

    • DOI

      10.15252/embr.201949826

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of engineered extracellular vesicles with full-length functional PD-1 membrane proteins by baculovirus expression system2020

    • Author(s)
      Ishikawa Raga、Yoshida Shosuke、Sawada Shin-ichi、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: - Issue: 4 Pages: 967-972

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.03.187

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biodegradation of PET: Current Status and Application Aspects2019

    • Author(s)
      Taniguchi Ikuo、Yoshida Shosuke、Hiraga Kazumi、Miyamoto Kenji、Kimura Yoshiharu、Oda Kohei
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 9 Issue: 5 Pages: 4089-4105

    • DOI

      10.1021/acscatal.8b05171

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ideonella sakaiensisにおけるPcaG遺伝子破壊株の性状解析2020

    • Author(s)
      西井太郎、蜂須賀真一、吉田昭介
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] PET 分解細菌Ideonella sakaiensisにおけるaldehyde dehydrogenase遺伝子の機能解明2020

    • Author(s)
      蜂須賀真一、高山暁生、藤原毅、吉田昭介
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリエチレンテレフタレート代謝細菌のメカニズムの解明と利用2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      第20回 酵素応用シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] プラスチック分解細菌のエネルギー獲得戦略2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      第71回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 細菌によるPET代謝と、その有用化合物生産への利用展望2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ポリエチレンテレフタレート資化菌の代謝機構とその利用展望2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      19-2エコマテリアル研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Bacterial poly(ethylene terephthalate) metabolism by Ideonella sakaiensis2019

    • Author(s)
      Shosuke Yoshida
    • Organizer
      ASP-19 Fifth International Symposium on Advances in Sustainable Polymers
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ideonella sakaiensisのPETを炭素源とした培養における網羅的遺伝子発現解析2019

    • Author(s)
      高山暁生、吉田昭介
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリエチレンテレフタレート分解細菌の発見、およびその代謝機構の解明2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      「化学コミュニケーションのフロンティア」第4回若手シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] PET資化細菌の発見とメカニズムの解明、及びその応用への展開2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      酵素工学研究会第81回講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] PET分解菌~その仕組みと利用展望と・・~2018

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      第1回創発マテリアル研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ポリエステル分解菌~その分解の仕組みと利用展望~2018

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      第6回奈良まほろば産学官連携懇話会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] A bacterium that metabolizes poly(ethylene terephthalate)2018

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Organizer
      The 10th symposium on International Collaborative Laboratories BioTechnology Institute, U. Minnesota & Grad School BioScience, NAIST
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 細菌の代謝能力によるPETの分解(生分解,バイオマスプラスチックの開発と応用)2020

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Total Pages
      560
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047824
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] ポリエチレンテレフタレート(PET)分解酵素の発見と構造解析(生分解性プラスチックの環境配慮設計指針)2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Total Pages
      291
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314877
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] 第7 節 既存プラスチックの生分解(マイクロプラスチック問題等各種環境汚染と規制強化に向けたプラスチックの環境対応技術 ~バイオマスプラスチック・生分解性プラスチック・リサイクル・代替~)2019

    • Author(s)
      吉田昭介
    • Total Pages
      306
    • Publisher
      情報機構
    • ISBN
      9784865021714
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-07-25   Modified: 2023-01-30  

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