生分解性プラスチックを低温,高圧下で分解する微生物の分離と分解評価法の確立

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21580106
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 加藤 千明 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 上席研究員 (90360750)
• Keywords: 深海微生物 / 生分解性プラスチック / 好圧性微生物 / Shewanella属 / Moritella属 / 連続加圧培養評価装置 / エステラーゼ / 遺伝子クローニング

Research Abstract

これまで深海サンプルから分離した生分解性プラスチック分解菌の分類学的検討を行った結果、2種好圧菌分離株が新種として同定され、それぞれ、Moritella polymerulytica sp.nov.,JT01, Moritella Kaikoae sp.nov.,JT4と命名した。これらの新規分離株のうち、JT01株において、強力なポリカプロラクトン(PCL)分解活性が見られたことから、以後の研究は本分離株を中心に検討を行った。
次に「連続加圧培養評価装置」による連続培養実験について検討を行った。本装置は、加圧ラインや、連続培養用の加圧容器などは、オートクレーブ、薬剤などで滅菌処理が可能であるが、加圧の電動ポンプ駆動部分における完全滅菌は困難であった。培養実験では、本駆動部分からの微生物のコンタミがみられたが、低温室において装置を稼働させることにより約3週間までなら、コンタミの影響を無視して培養できることを見いだした。現在、PCL分解能を持つ分離株を用いて、本装置による効率的な生プラマテリアルの分解実験を試みている。
また、本分離株からPCL分解活性を有するエステラーゼ酵素の完全精製を行い、各種の生理・生化学的な性質を決定した。その結果、本酵素は150MPaにその活性の至適を有する好圧酵素であることが明らかとなり、大気圧下では50℃に至適を持つ、低温でも充分活性の高い新規の酵素であることが示された。また、本酵素は通常の市販されている同様な酵素と比較して耐熱性も高く、低温でも働く耐熱・耐圧性酵素であることが明らかとなった。こうした性質は、動向その応用面から有利であると考えられ、将来の応用への利用が期待される。今後、本精製酵素のN末端アミノ酸配列を決定し、得られた情報から遺伝子の取得を試みる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Procedure of isolation of the plastic degrading piezophilic bacteria from deep-sea environments. (2010)
  • Author(s): Sekiguchi, T.
  • Journal Title: J.Jpn.Soc.Extremophiles Volume: 9 Pages: 25-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and characterization of biodegradable plastic degrading bacteria from deep-sea environments. (2010)
  • Author(s): Sekiguchi, T.
  • Journal Title: JAMSTECR Volume: 11 Pages: 33-41
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 5.1 Distribution of piezophiles. (2010)
  • Author(s): Kato, C.
  • Journal Title: Extremophiles Handbook (Springer-Verlag, Tokyo)(Eds.Horikoshi, K., Antranikian, G., Bull, A., Robb, F., Stetter, K.) Pages: 643-655
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 深海微生物による脂肪族ポリエステルの生分解について (2010)
  • Author(s): 座間千夏、Mona Windmeisser、関口峻允、藤岡明日香、榎牧子、兼廣春之、加藤千明
  • Organizer: 第11回極限環境生物学会年会
  • Place of Presentation: 京都大学、宇治市
  • Year and Date: 20101100
• [Presentation] 深海好圧性細菌の有用性について (2010)
  • Author(s): 加藤千明
  • Organizer: 特殊環境微生物セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学、宇治市
  • Year and Date: 20100700
• [Presentation] 好気的加圧培養装置の開発 (2010)
  • Author(s): 関口峻允,宮崎柾行,能木裕一,開俊樹,小西正朗,佐藤孝子,榎牧子,兼広春之,加藤千明
  • Organizer: 特殊環境微生物セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学、宇治市
  • Year and Date: 20100700
• [Presentation] 深海からの好圧性有用細菌の探索とその性質 (2010)
  • Author(s): 関口峻允
  • Organizer: 第11回極限環境生物学会年会
  • Place of Presentation: 京都大学、宇治市
  • Year and Date: 2010-11-15
• [Presentation] 好圧性生分解性プラスチック分解微生物の分離 (2010)
  • Author(s): 関口峻允
  • Organizer: 高分子討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] Investigation of piezophilic microorganisms and their application for environmental protection. (2010)
  • Author(s): Kato, C.
  • Organizer: 8^<th> International Congress on Extremophiles.
  • Place of Presentation: Teatro Micaelense, Ponta Delgada, Portugal.(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Possible application of deep-sea piezophilic microorganisms for plastic degradation and polymer production. (2010)
  • Author(s): Kato, C.
  • Organizer: 2^<nd> Deep-sea Microbiology Workshop.
  • Place of Presentation: University of Brest, France.(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Investigation o f useful piezophilic microorganisms from deep-sea environments. (2010)
  • Author(s): Chiaki Kato
  • Organizer: 6^<th> International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology.
  • Place of Presentation: Technische Universytat Munchen, Germany.
  • Year and Date: 2010-08-30
• [Presentation] Isolation and characterization of piezophilic biodegradable-plastic-degrading bacteria from deep-sea environments. (2010)
  • Author(s): Takayoshi SEKIGUCHI
  • Organizer: 6^<th> International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology.
  • Place of Presentation: Technische Universytat Munchen, Germany.
  • Year and Date: 2010-08-30
• [Presentation] Biodegradation of aliphatic polyesters by deep-sea microorga nisms. (2010)
  • Author(s): Mona Windmeisser
  • Organizer: 特殊環境微生物セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学、宇治市
  • Year and Date: 2010-07-16
• [Presentation] Mechanisms of pressure-regulated gene expression and pressure adaptation of proteins in deep-sea piezophilic bacteria. (2010)
  • Author(s): Kato, C.
  • Organizer: 11^<th> Asian Pacific Congress for Transcription
  • Place of Presentation: Nakijin Community Center, Okinawa, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-02
• [Presentation] Development of a continuously high-pressure cultivation system for a degradability evaluation of biodegradable plastics in deep-sea. (2010)
  • Author(s): Takayoshi Sekiguchi
  • Organizer: 11^<th> Asian and Oceanian Conference on Transcription.
  • Place of Presentation: Nakijin Community Center, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2010-07-02
• [Presentation] Biodegradation of aliphatic polyesters by deep-sea microorganisms. (2010)
  • Author(s): Mona Windmeisser
  • Organizer: 11^<th> Asian and Oceanian Conference on Transcription.
  • Place of Presentation: Nakijin Community Center, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2010-07-02
• [Presentation] 深海微生物における高圧適応のメカニズムとその応用 (2010)
  • Author(s): 加藤千明
  • Organizer: 日本低温工学会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京都(招待講演)
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規有用深海細菌 (2011)
  • Inventor(s): 加藤千明、山中茂、伊藤吹夕、榎牧子、関口峻允、兼廣春之
  • Industrial Property Rights Holder: 加藤千明、山中茂、伊藤吹夕、榎牧子、関口峻允、兼廣春之
  • Industrial Property Number: 特願2011-76600
  • Filing Date: 2011-03-30