| Project/Area Number |
22K05422
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
冨田 宏矢 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 准教授 (00814229)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ポリヒドロキシアルカン酸 / 指向性進化 / 生分解性プラスチック / 生合成 |
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| Outline of Research at the Start |
環境中の残存プラスチック問題の解決のため、新規生分解性プラスチック材料の開発と利用拡大は急務である。本研究では、微生物が産生する生分解性ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸 (PHA) の合成酵素に着目する。酵素の機能を人工的に進化させる酵素進化工学的アプローチによって、前例がない短鎖・中鎖モノマーからなる配列制御型PHAを合成可能な新規酵素の創出を目指す。本研究により、有用な物性を示す変異型酵素が得られれば、完全バイオ由来の生分解性プラスチックの生産量および用途を拡大できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究において、当研究の鍵となるブロック共重合体PHAを合成可能な人工キメラ型酵素PhaCARの変異導入実験を実施し、その基質特異性に大きな影響を与え、中鎖-短鎖ブロックPHAを合成可能にする2つの変異N149D, F314Hを見出した。今年度は、研究計画に従い、これらの変異導入によって合成が可能な新規中鎖-短鎖ブロックPHAのレパートリーを拡充すべく、その解析を進めた。これまで2-ヒドロキシアルカン酸モノマーとして使用してきた2-ヒドロキシブタン酸とは異なり、D-乳酸 (DLA) を用いてブロック共重合体の合成を検討した。その結果、中鎖モノマーである3-ヒドロキシヘキサン酸とDLAの各ホモポリマーセグメントからなるブロック共重合体を合成可能であることがわかった。またこの共重合体に含まれるポリ乳酸セグメントは高分子量であることもわかり、人工PHA合成酵素として優れた性能を示すことが明らかとなった。ポリ乳酸は生分解性プラスチックとして代表的なポリマー材料であり、PHAよりも遥かに普及している。一方でその酵素反応を用いた生合成は非常に難しいことが課題であった。本研究で高分子量のポリ乳酸セグメントが生合成可能であるという結果が得られたため、この長年の課題に対して一石を投じる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の研究成果をベースに、変異型PhaCARによって合成が可能なポリマーのレパートリーの拡充に成功した。これにより本研究で目指す様々な中鎖-短鎖ブロックPHAの生合成が可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
さらに別のモノマーを導入可能かどうか検証し、またそのポリマー物性の解析にも力を入れる。ブロックPHAだけに拘らず、多様なモノマーに対して検証を行う。
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