嫌気的条件下でのポリエステルの生分解とその分解機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11217214
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 齋藤 光實 神奈川大学, 理学部, 教授 (80025717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 照幸 神奈川大学, 総合理学研究所, 客員研究員
• Keywords: 生分解性 / 生分解性ポリエステル / ポリ-3-ヒドロキシ酪酸 / ポリヒドロキシアルカノエート / PHB / PHA / PHB分解酵素 / 嫌気

Research Abstract

(1)Ralstonia eutrophaにおける細胞内PHB分解酵素の細胞PHBの蓄積に対する影響-Ralstonia eutrophaの細胞内PHB分解酵素遺伝子欠損株と細胞内3HB-oligomer hydrolase(OH)遺伝子欠損株ならびに両遺伝子を共に欠く欠損株を作製し、PHBの蓄積量を野生株と調べた。その結果PHB分解酵素遺伝子と3HB-OH遺伝子は細胞内のPHB分解に関与していることが推測された。(2)Ralstonia eutrophaにおける細胞内PHB分解酵素の性質-R. eutrophの細胞内PHB depolymerase遺伝子のC末端にHis tagを付けて大腸菌から大量に精製した。PCMBが活性を強く阻害したが、DFPは影響がなかった。基質として環状3HB trimerは分解しなかったが、3HB pentamerは環状、直鎖とも同程度分解した。このことから細胞内PHB分解酵素の分解様式はエンド型であると結論した。183番日のCysを部位特異的変異によりSerならびにAlaに置換した変異体を作製した。C183Aは活性が全くなく、183番日のCysが活性中心のアミノ酸であると結論した。(3)PHBとその関連化合物に働く加水分解酵素の基質特異性-Acidovorax sp. strain SA1の細胞内3HB-OH3HB-OH遺伝子を用いて直鎖状3HBオリゴマーと環状3HBオリゴマーに対する分解性を調べた。いずれも直鎖状のペンタマーを良く分解した。細胞外3HB-OHは環状基質よりも直鎖状基質を良く分解したのに対し、細胞外PHB分解酵素は環状基質の方を良く分解した。一方細胞内3HB-OHはどちらの基質も殆ど分解しなかった。これまで細胞外3HB-OHはエキソ型の酵素と考えられていたが、エンド型の酵素であることが分かった。

Research Products

• [Publications] Y.Inagawa et al.: "Identification and characterization of poly-3-hydroxy butyrate granule-associated protein PGA12 and PGA16"Int. J. Biol. Macromol.. 30. 55-61 (2002)
• [Publications] A.Sugiyama et al.: "Cloning and sequencing of an interacllular D(-)-3-hydoxybutyrate-oligomer hydrolase gene"Current Microbiol.. 45. 123-127 (2002)
• [Publications] H.Saegusa et al.: "Cloning of an intracellular D(-)-3-hydroxybutyrate oligomer hydrolase from Ralsonia eutropha H16"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 94. 106-112 (2002)
• [Publications] Y.Wang et al.: "Enzymatic hydrolysis of bacterial poly(3-hydroxybutyrate-co-hydroxypropionate)s"Biomacromolecules. 3. 828-834 (2002)
• [Publications] T.Saito, T.Kobayashi: "Biopolymers (chapter "Intracellular Degradation of PHAs)"Wiley-VCH. 17 (2002)