2013 Fiscal Year Annual Research Report
リグニンから新規プラットホームケミカルの変換技術開発と高分子材料開発
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24380180
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
中村 雅哉 独立行政法人森林総合研究所, きのこ・微生物研究領域, チーム長 (50353793)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 祐一郎 独立行政法人森林総合研究所, バイオマス化学研究領域, 主任研究員 (80455261)
片山 義博 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (10214339)
敷中 一洋 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00507189)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | リグニン / プロトカテク酸3,4-ジオキシゲナーゼ / カルボキシムコノラクトン / 3-カルボキシムコノラクトンジクロリド化合物 / バニリン酸 |
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| Research Abstract |
リグニン分解微生物Sphingobium sp. SYK-6株の低分子リグニン化合物分解代謝機能を利用してユニークな物理化学的特性を有する2-ピロン4,6-ジカルボン酸の生産技術を確立し、得られた2-ピロン4,6-ジカルボン酸を基に新たな高分子材料の開発を行ってきた。低分子リグニンから特定の有用中間体物質を発酵生産するための代謝機能はプロトカテク酸の芳香環炭素の4,5位間で開環してジカルボン酸化合物を得る経路以外に、プロトカテク酸の3,4位間で開環してジカルボン酸化合物を得る経路も重要である。そこで、Pseudomonas putida KT2440株を供試菌としてプロトカテク酸 3,4-ジオキシゲナーゼをコードするpcaHGをクローニングした。また、Neurospora crassaから3-カルボキシ-cis,cis-ムコン酸 lactonizing 酵素をコードするpcaB(E)をクローニングした。pcaHG、pcaB(E)と、バニリン、バニリン酸からプロトカテク酸を生成するプロセスを触媒する酵素遺伝子であるligV、Van ABをを導入した3-カルボキシムコノラクトン生産組換え微生物を得て、3L容発酵槽を用いてバニリンの変換を行ったところ培養30時間で出発物質のバニリンは消失し3-カルボキシムコノラクトンが得られた。得られた3-カルボキシムコノラクトンをハロゲン化剤である塩化オキサリルと反応させ3-カルボキシムコノラクトンジクロリド化合物を得ることが出来た。その結果この化合物を基に高分子化が可能となった。
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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
プロトカテク酸 3,4-ジオキシゲナーゼをコードするpcaHGとNeurospora crassaから3-カルボキシ-cis,cis-ムコン酸 lactonizing 酵素をコードするpcaB(E)のクローニングに成功し、pcaHG、pcaB(E)と、バニリン、バニリン酸からプロトカテク酸を生成するプロセスを触媒する酵素遺伝子であるligV、Van ABをを導入した3-カルボキシムコノラクトン生産組換え微生物を得ている。その組換え微生物を用いてバニリンから3-カルボキシムコノラクトンも得いる。さらに3-カルボキシムコノラクトンジクロリド化合物を得ることが出来、この化合物を基に高分子化が可能となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
バニリン、バニリン酸、シリンガアルデヒド、シリンガ酸等低分子リグニン化合物を出発物質とし、Sphingobium sp.SYK-6株のプロトカテク酸を生成するプロセスを触媒する酵素機能、プロトカテク酸4,5位開裂機能、P.putidaのプロトカテク酸3,4位開裂機能、N.crassaの3-カルボキシ-cis,cis-ムコン酸 lactonizing 酵素機能、を組み合わせてプラットホームケミカル発酵生産バイオリアクターを開発する。パルプ廃液等、低分子リグニン化合物混合物からのプラットホームケミカル発酵生産を試みる。得られたプラットホームケミカルを基に誘導体化合物合成技術を確立し、高分子材料の試作を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験計画の遅延により未使用額が生じた。
物品費（試薬、ガラス器具、プラスチック容器）で100万円、国際学会発表の旅費として100万円使用予定である。
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