テレフタル酸分解性実用菌株の機能解明とその利用

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02118
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 中島 敏明 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80241777)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: テレフタル酸 / 微生物分解 / プラスチックリサイクル

Outline of Annual Research Achievements

これまでにTB-97株の遺伝子破壊を行った結果、目的とする二重破壊株（TB97⊿⊿pcaH）の取得に成功した。次いで、PCAから先の有用物質（2-ピロン4,6-ジカルボン酸 ：PDC)の生産を検討した。昨年度までに広宿主域ベクターpHBR1にTB-35株由来のPCA→PDC生産遺伝子pca45-pdcを挿入したプラスミドを導入して、作成した形質転換体を用いてTPAからのPDC生産を検討した。その結果、PCAの蓄積は見られたが、PDCの生産は観察されなかった。また、一度生成したPDCが時間の経過とともに減少するのが観察された。この原因としてTB-97⊿⊿pcaHに未知のPCA代謝経路が存在する可能性もある。
TB-97株はテレフタル酸分解に際して分解酵素の補因子として鉄イオンを要求する。本菌株は鉄欠乏化の活性汚泥槽から分離されたため、特異な鉄獲得機構を持つ可能性が考えられた。そこで、微生物が産生する金属キレーターであるシデロフォアに着目し、各種解析を行うことでその有効利用を目指した。培養試験の結果、本菌株のシデロフォア生産がテレフタル酸を炭素源とし、かつ鉄制限条件下でのみ見られることを明らかにし、最適条件下で大量調製を行った。これをLC/MSと分光学的手法にて解析した結果、Pseudomonas属細菌が産生するピオベルジンとは異なる蛍光性シデロフォアであることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

テレフタル酸からの有用物質生産に関しては、TB-97株での生産は未達であるが、大腸菌からは生産性の向上が確認されつつある。また微生物叢の解析から、活性汚泥中の分解菌についての知見が得られているとともに、実際に分解菌が複数得られ、その分解遺伝子の解析が進んでいる。シデロフォアについては生産条件が最適化されたのでこれを用いた性質の解明や構造解析に向けた標品の大量調製が可能となり、今後の進展に寄与すると考える。

Strategy for Future Research Activity

TB-97、および大腸菌を用いたテレフタル酸からの有用物質生産を引き続き行う。またこれまでに解析した活性汚泥中の微生物叢のさらなる解析と、分解菌の取得を引き続き行う。シデロフォアの生産については構造解析を進めるとともに生合成遺伝子の特定とシデロフォア自体の性質解明を試みる