2021 Fiscal Year Annual Research Report
ゴムを食べる細菌がゴムを作る：分子レベルでの有機性廃棄物リサイクルへの挑戦
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20K21861
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
笠井 大輔 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (80452085)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | オリゴイソプレンアルデヒド / アルデヒドデヒドロゲナーゼ / 天然ゴム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリイソプレンから構成される天然ゴムは、タイヤをはじめとする様々な工業分野で利用される不可欠な資源であるが、昨今の世界的な天然ゴム需要の拡大から将来的な価格の高騰や供給量不足が懸念されている。加えて、化石資源を原料とする合成ポリイソプレンゴムの需要も増大しており、将来的にそれらの廃棄物処理による環境負荷が増大する可能性がある。以上の観点から、バイオマスを原料としたポリイソプレン資源の安定的供給の実現が期待されている。
天然ゴム分解菌Nocardia sp. E1株は、細胞外でポリイソプレンをアルデヒドを含むイソプレンオリゴマーへと低分子化して細胞内に取り込むことで代謝する。本株のイソプレンオリゴマーを細胞内で重合することによって、細胞内でポリイソプレンを再合成できる組換え体を作出できると考えた。
昨年度までに、細胞内にイソプレンオリゴマーを蓄積できる変異株の作出を目指して、Nocardia sp. E1株のイソプレンオリゴマー分解に関与するaldH遺伝子を特定し、aldH遺伝子欠失株においてポリイソプレンでの生育能とイソプレンオリゴマー分解能が低下することを確認した。
今年度は、aldH遺伝子産物の機能を明確化するために、大腸菌で発現させた本遺伝子産物を精製した。得られた精製酵素を用いてイソプレンオリゴマーに対する酸化活性を評価した結果、3から5量体のイソプレンオリゴマーのアルデヒドをカルボン酸へと酸化する活性を有していることが示された。また、本酵素はNAD+に高い親和性を示した。さらに、aldH遺伝子の転写誘導性を評価した結果、本遺伝子は構成的に発現していることが示された。細胞内において本酵素を常に生産しておくことで、代謝中間体であるイソプレンオリゴマーの速やかな分解が可能となり、それによって毒性を示すアルデヒドの細胞内での蓄積を防ぐ効果があると考えられる。
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