| Project/Area Number |
23K04832
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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 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平石 知裕 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (20321804)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 生分解性物質 / 分解酵素 / 分解菌 / 非分解菌 |
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| Outline of Research at the Start |
生分解性プラスチックの社会実装には「分解機構に裏付けされた生分解性プラスチック設計」が重要であるものの、機構解明に至っていない。プラスチック生分解は様々な微生物・酵素が関与している複雑系であるため、その機構解明には分解菌・非分解菌・分解酵素からなる複雑系全体の包括的解析が必要不可欠である。そこで本研究では、標識した分解菌・非分解菌・分解酵素を用いてプラスチック分解を解析し、これらの相互関係・作用を明らかにする。さらに、プラスチック自身の分解挙動をリアルタイムで測定して分解イベントを抽出し、分解イベントと分解菌・非分解菌・分解酵素の相互作用を考慮したプラスチック生分解機構を考案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋プラスチック問題などから生分解性プラスチックが注目されているが、生分解の環境依存性などにより社会実装の範囲はまだ狭い。その拡大には「分解機構に裏付けされた生分解性プラスチック設計」が重要であるものの、機構解明に至っていない。プラスチック生分解機構解明を困難にしている要因は、①生分解は微生物・酵素などが関与している複雑系、それにもかかわらず②単純系である酵素分解に関する知見が主に蓄積されてきたためといえる。従って、プラスチック生分解機構の全容解明には、分解菌・非分解菌・分解酵素からなる複雑系全体の包括的解析が必要不可欠である。そこで本研究では、標識した分解菌・非分解菌・分解酵素を用いてプラスチック分解を解析し、これらの相互関係・作用を明らかにする。さらに、プラスチック自身の分解挙動をリアルタイムで測定して分解イベントを抽出し、分解イベントと分解菌・非分解菌・分解酵素の相互作用を考慮したプラスチック生分解機構を考案する。
本研究では、まず、分解イベントがいつ・どのように起きるのかを明らかにすることを目指して、QCMを用いて細菌付着からバイオフィルム形成への過程をリアルタイム観測できる系の構築を行った。プラスチック素材として土壌・河川・海水で分解されるPHBHを使用し、分解菌として海洋から単離されたC. testosteroniを用いた。まず、PHBHフィルムをQCM基板上に作製した後、分解菌C. testosteroniを添加してリアルタイム観測条件を検討した。その結果、分解菌の吸着とそれに続くPHBHフィルムの分解をリアルタイムに観測可能な条件を決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、PHBH微生物分解における分解イベントの抽出とその分解イベントに関連づけた分解菌・非分解菌・分解酵素の相互作用を考慮したプラスチック生分解機構の解明を目指す。
本研究の達成には、まず、研究初期において「分解イベントを抽出可能な高感度QCM測定・解析系の構築」が重要となるが、測定の高感度化と測定の容易さはトレードオフの関係になりがちであり、「高感度測定・解析系の最適化」に予想以上に時間を要したため、当初の予定より研究計画全体がやや遅れていると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度までに「QCMを用いたプラスチック分解挙動のリアルタイム計測系の構築」をほぼ確立できたことから、「プラスチック分解における分解イベントの抽出」の準備は整っている。そこで、2024年度以降では、プラスチック分解イベントの抽出を実施し、必要に応じて、電気化学測定によるプラスチック膜厚の解析を独立に行うことで、分解イベントの詳細情報を獲得していく予定である。さらに、C. testosteroniなどの細菌の全ゲノムシークエンスを実施し、ゲノム情報に基づいた蛍光標識手法の確立を目指す。
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