Development of highly active enzymes for the production of diesel-equivalent biofuels

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02521
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Arai Munehito 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90302801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 勇樹 東京大学, 環境安全研究センター, 准教授 (90444059)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バイオ燃料 / 酵素 / 酵素デザイン / タンパク質工学 / 進化分子工学 / 理論的設計

Outline of Final Research Achievements

Cyanobacteria can synthesize diesel-equivalent alkanes through photosynthesis using two enzymes, acyl-ACP reductase (AAR) and aldehyde deformylating oxygenase (ADO). However, since AAR and ADO have low activity, improving the activity of both enzymes is necessary to efficiently produce carbon-neutral renewable biofuels. In this study, we created highly active mutants of AAR and ADO using various approaches such as directed evolution experiments, mutational analysis experiments, and rational design. By introducing them into cyanobacteria, we succeeded in increasing the production of diesel-equivalent biofuels through photosynthesis.

Free Research Field

タンパク質工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

石油に代わる再生可能エネルギーを効率的に生産できる基盤技術の開発は、人類の永続的繁栄のために必須の課題である。シアノバクテリアに由来する2つの酵素AARとADOを高活性化できれば、軽油に相当するバイオ燃料のカーボンニュートラルな生産を実用化するための道が開かれる。また、本研究で検討した理論的なタンパク質設計法は、タンパク質を自由自在に制御できる手法を開発するという学術的な意義があるだけでなく、産業や医療に有用な新規タンパク質の設計にも応用できるため、社会的意義も大きいと期待される。