炭酸固定を触媒する脱炭酸酵素群の発見とCO_2の精密分子変換技術の確立

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12559003
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 長澤 透 岐阜大学, 工学部, 教授 (60115904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 哲二 三菱レーヨン株式会社, 横浜研究所, 主任研究員 ; 吉田 豊和 岐阜大学, 工学部, 助教授 (90220657) ; 中西 一弘 岡山大学, 工学部, 教授 (90026584)
• Keywords: CO_2固定 / 脱炭酸酵素 / 可逆的脱炭酸酵素 / ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素 / 炭酸固定酵素

Research Abstract

地球温暖化の問題から、産業界においてCO_2排気量の規制が求められるようになってきた。我々は、地球環境問題と密接に関連し、またバイオプロセスの化学工業への導入の点からも極めて有意義な微生物のCO_2固定反応を触媒する新規酵素"ピロール-2-カルボン酸脱炭酸酵素"を発見した。本酵素はBacillus megaterium属細菌によって生成される。脱炭酸酵素でありながら、ピロールなどの含窒素複素環の2位にCO_2を固定する新規微生物触媒である。活性菌体を触媒として、ピロールとHCO_3-からピロール-2-カルボン酸を反応液1L当たり36g生産蓄積する。同酵素はSerratia grimessiによっても生産されることを明らかにした。これら可逆的脱炭酸酵素群の炭酸固定反応を地球環境問題に対処する高度精密分子変換技術として確立すること、また同時にCO_2を有用物質に変換させ、CO_2の有効利用法を図ることを目的として研究を進めている。CO_2固定反応の真の反応種がCO_2なのかHCO_3-なのかを解明するために、^<13>C^<18>O_2を用いた合成実験を行い、CO_2が真の反応種であることを明らかにした。酢酸、プロピオン酸のような有機酸が本酵素のコファクターとして作用するが、その機能を分子レベルで解明する検討に着手している。また本酵素のクローニングを検討し、そのクローンを得ることに成功し、目下、遺伝子解析を進めている。加圧条件下で炭酸ガスの溶解度を高めると生産性の向上が見られる。目下、詳細な条件検討を進めている。また一方で、新しい可逆的脱炭酸酵素群の探索を進めている。

Research Products

• [Publications] M.Wieser et al.: "Carbon Dioxide Fixation by Reversible Pyrrole-2-carboxylate Decarboxylase and its Application"J.Mol.Catal.B : Enzyatic.. 11(4-6). 179-184 (2001)
• [Publications] T.Yoshida & T.Nagasawa: "Enzymatic Functionalization of Aromatic N-Heterocycles : Hydroxylation and Carboxylation"J.Biosci.Bioeng.. 89(2). 111-118 (2000)