2016 Fiscal Year Annual Research Report
一次構造制御されたポリヒドロキシアルカン酸のワンポット合成法の開発
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15J07739
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
百武(石井) 真奈美 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, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2020-03-31
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| Keywords | ポリヒドロキシアルカン酸 / PHA重合酵素 / バイオポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は、再生可能資源から微生物発酵により合成されるポリエステルである。本研究では、構造制御されたPHAの微生物合成法の確立を目指す。
前年度までに末端反応性の高い分子量範囲について検討を行い、PHAの数平均分子量を1～2万程度にすれば、末端反応率が向上することを確認した。本年度はまず、前年度の結果を受けて、この範囲の分子量を有する末端修飾PHAを高効率で微生物合成する条件の探索を行った。
2-プロピン-1-オールを加アルコール分解誘導の基質として培養系に添加し、合成されるPHAの生産量、分子量、末端修飾率について調査した。大腸菌と水素細菌を宿主として、実験を行ったところ、大腸菌を宿主とした場合の方が生産性が高く、かつ低分子量のPHAが生産されることを確認した。水素細菌を用いた場合には、アルコール添加量の増加に伴いPHA生産が低下する傾向が見られ、また分子量も大腸菌を宿主とした場合より高かった。このことから、水素細菌を宿主とした低分子量PHAの効率的な合成は困難と判断した。これには加アルコール分解に関わる酵素の発現系の違いが影響したと考えらえる。
続いて、微生物合成により得られた低分子量PHAを用いて、末端官能基の反応性を調査した。前年度までに検討した反応条件にて末端エチニル基に対してクリック反応を実施したところ、置換率は80%以上であった。これは化学合成した低分子量PHAを用いた場合と同等の置換率であり、生合成PHAにおいても末端官能基が高い反応性を示すことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで用いてきた大腸菌のみならず、水素細菌Ralstonia eutrophaを宿主とした生合成実験を実施した。しかしながらこの実験系の構築に時間を要したものの、結果的に大腸菌を宿主としたPHA合成の方が効率的であることがわかり、本実験からは大きな進展は得られなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、高い末端反応性を示す低分子量PHAを生合成可能なことを明らかにした。
今後は、末端反応を利用して任意の末端構造を付与し物性評価することにより、PHA部分の分子量の影響を除いて末端構造が物性に及ぼす影響について調査する。続いて、PHAを高性能化する構造について生合成を試みる。
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