ポリ(ビニルアルコール)の酵素合成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750816
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 高須 昭則 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (30303697)
• Keywords: ポリ(ビニルアルコール)(PVA) / 酵素合成 / 生合成(BIOSYNTHESIS) / アルドラーゼ / 2-Deoxyribose-5-phosphate aldolase(DERA) / E.Coli DH5α / SDSゲル電気泳動 / 連続的アルドール反応

Research Abstract

科学研究費補助金交付申請書に記載したとおり、アルドラーゼの逆反応を応用し、アセアルデヒドの連続的なアルドール反応によりポリ(ビニルアルコール)の合成を試みた。文献調査の結果、30種程度存在するアルドラーゼの中で、アルデヒドを供与体として用いることができるのは2-Deoxyribose-5-phosphate aldolase(DERA)のみであり、これが適当であると判断した。DERAの合成遺伝子を組み込まれた細菌E.Coli DH5αを購入し、これを培養することでDERAの抽出を試みた。抽出物のIRおよびSDS電気泳動を行った結果、28kDaのタンパク質であることがわかり、DERAのそれと一致した。さらに、酵素活性試験を行ったところ、1.01unit/mgの活性を示した。文献調査の結果、PVAの合成における開始剤には、モノマーであるアセトアルデヒドとの反応率が最も高いD-Glyceraldehyde-3-phosphate(D-G3P)が最も適していると考えられた。しかし、D-G3Pおいては一回アルドール反応が触媒されると鎖状の2-Deoxyribose-5-phosphate(DRP)が形成され、弱アルカリの条件(pH7.3〜7.5)では、その糖の環鎖平衡が環状の方に大きく傾くためにPVAの合成には至らなかった。そこで条件をpH5や6などの酸性の条件にした。こうすることにより平衡が鎖状の方へ傾き、PVAの合成に至りやすくなると考えた。しかし、この条件では反応は全く進行しなかった。これは、この条件ではDERAの高次構造が変化してしまい触媒作用を示さなかったと考えた。次に、D-G3Pとアセトアルデヒドの1:1付加体であるDRPを開始剤としたPVAの酵素合成を試みた。その結果、27℃、21日間反応させると重合度10のPVAオリゴマーが得られた(転化率33%)。重合の機構から考えて、100%イソタクッチクPVAであるといえ、これまでのチャンピオンデータ(79%)を大幅に上回った。以上、環境化学のみならず高分子合成化学の分野において興味深い結果が得られた。

Research Products

• [Publications] Akinori Takasu(他3名): "Miceller Polymerization of Amphiphilic Poly(vinyl alcohol) Macromonomer Having a Methacryrate End Group Prepared by Aldol-Type Group-Transfer Polymerization (関連)"Journal of Polymer Science : Part A : Polymer Chemistry. 40・1. 227-231 (2002)
• [Publications] Akinori Takasu(他4名): "Accelerated Biodegradation of Poly(vinyl Alcohol) by a Glycosidation Reaction of the Hydroxyl Groups (関連)"Journal of Polymer Science : Part A : Polymer Chemistry. 40・24. 4477-4484 (2002)
• [Publications] Akinori Takasu(他3名): "Synthesis of Aliphatic Polyesters by Direct Polyesterification of Dicarboxylic Acids with Diols under Mild Conditions Catalyzed by Reusable Rare-Earth (参考)"Macromolecules. 36・6. 1772-1774 (2003)
• [Publications] Akinori Takasu(他3名): "Noncovalent Chiral Domino Effect on One-Handed Helix of Nonapeptide Containing a Midpoint L-Residue (参考)"Biomacromolecules. 4・1. 122-128 (2003)
• [Publications] Akinori Takasu(他3名): "Three-Dimensional Arrangement of Sugar Residue along a Helical Peptide Backbone : Synthesis of a New Type of Periodic Glycopeptide (参考)"Biomacromolecules. 3・4. 775-782 (2002)
• [Publications] Akinori Takasu(他3名): "Effects of Geometrical Difference of Unsaturated Aliphatic Polyesters on Their Biodegradability II. Isomerization of Poly(maleic anhydride-co-propylene oxide) (参考)"Polymer Journal. 34・1. 36-42 (2002)