2021 Fiscal Year Annual Research Report
人工代謝系構築による微生物ポリエステルの生合成法開発と材料物性評価
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21H03640
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柘植 丈治 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70332260)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生分解性プラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物が合成するポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は、海中でも分解される生分解性プラスチックとして、その利用に注目が集まっている。微生物が合成するPHAのうち、3-ヒドロキシ-2-メチルブタン酸（3H2MB）を含むポリマーは、融点が高く、耐熱性に優れた高性能な生分解性プラスチックとして使用できる。しかし、このポリマーは僅かな量しか合成できないため、本研究では3H2MBを含むポリマーを高収量で生産する方法を確立することを目的とする。
初年度は、新規なケトチオラーゼを用いて生合成経路を組換え大腸菌内に構築することで、3H2MBユニットをグルコースとプロピオン酸を炭素源として合成することを試みた。ケトチオラーゼは基質特性がことなるものがいくつか知られているが、その中で3H2MB前駆体をアセチルCoAとプロピオニルCoAの縮合で生成することができる酵素があることを確認した。しかしながら、この酵素は3H2MB前駆体の生成よりも、プロピオニルCoA同士の縮合により生成される3-ヒドロキシ-2-メチルバレリン酸（3H2MV）前駆体の反応の方が優勢であり、PHA中の3H2MB分率は低い値に留まっていた。炭素源の供給法などの培養条件を種々検討したが、現時点では3H2MB分率を大幅に増やすことはできなかった。今後、核磁気共鳴（NMR）分析により合成された共重合体ポリマーの組成を正確に決定する。また、ゲルろ過クロマトグラフィー（GPC）による分子量測定を行い、合成されたポリマーの分子量についても調査する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
組換え大腸菌を育種し、グルコースとプロピオン酸を炭素源として与えることで目的とするモノマーユニットを含む共重合体ポリマーの生合成を確認することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、生合成される共重合体のモノマー組成比を制御し、目的の材料物性を有するポリマーの生合成を試みる。そのためには、代謝経路の構築において、今まで使用ていない新たな酵素を探索し、それを利用することでモノマー組成を制御できるのかを検討する。また、合成したポリマーについては、熱物性および機械物性を調べ、目的とする材料物性が得られているかを調べる。
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