| Project/Area Number |
19K22069
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Kobe University (2022)
Tokyo University of Agriculture (2019-2021) |
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Principal Investigator |
Taguchi Seiichi 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命教授 (70216828)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | バイオポリマー / バイオプラスチック / 立体化学特異性 / 鏡像異性体 / CoA転移酵素 / 重合酵素 / PHA / 3HB / 立体化学 / キラリティー / 基質特異性 / 微生物重合 / ポリマー / キラリティ ー / ポリマー材料 |
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| Outline of Research at the Start |
化学重合研究において、光学活性モノマーの立体化学を精密制御できる触媒を開発し光学純度の高いポリマーを合成することは、基礎・応用の両面において重要な課題である。一方、微生物産生ポリマーであるP(3HB)は、(R)体モノマーからなる超高光学純度ポリマーであり、細胞システム（関連酵素群の厳密な立体認識選択性）の特質が生かされている。「本来(R)体モノマーにしか反応選択性を示さない重合酵素を、(S)体モノマーを認識しポリマー鎖内に取り込めるように人工的に改変できないか？」というのが、本研究の中心課題である。この研究を通じて得られることは、重合酵素の基質認識を立体化学の視点から明らかにできることにある。
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| Outline of Final Research Achievements |
Biodegradable polyester, P(3HB), consists of 3-hydroxybutyrate (3HB) monomer with a (R) stereochemical conformation can be synthesized by P(3HB) polymerase. I attempted to generate (S)-3HB-CoA via modification of propionyl-CoA transferase (PCT) with a loosen stereochemical reaction. As for final polymerization step, a weak reactivity of evolved PHA synthase with a main chain-based 2-hydroxy reactivity towards (S)-3HB-CoA was detected through fluorescent microscopic observation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高分子材料における光学純度は、物性を規定する重要な要因である。生分解性プラスチック素材であるバイオポリマーPHAも同様である。PHAの微生物重合系では、関わる酵素の立体化学認識により、(R)体モノマーから成る高光学純度ポリマーが合成される。本研究では、立体化学反転した(S)体モノマー3HBから成るポリマーの微生物合成に挑戦した。本取り組みは、国内外を問わず全く新規のチャレンジであり、独創性に富んでいる。本研究により、モノマー及びポリマーの合成において、この難度の高いハードルを突破できる基礎的な可能性を得ることができた。本知見は、微生物重合に新しい視点とポリマー材料を提供できる点で意義がある。
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