2014 Fiscal Year Annual Research Report
優れた共重合ポリエステル生産菌の分子育種と次世代型ポリエステル生合成経路の構築
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25292058
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福居 俊昭 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (80271542)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
折田 和泉 東京工業大学, 生命理工学研究科, 助教 (70525964)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生物・生体工学 / 微生物工学 / 代謝工学 / 生分解生プラスチック / バイオマスプラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）生産菌Ralstonia eutrophaの代謝工学的改変による共重合PHA生合成について検討した。前年度までに、C4およびC6ユニットからなるP(3HB-co-3HHx)をフルクトースから生合成する新規生合成経路を構築していたが、当初の組換え株では共重合体中の3HHx分率は22mol%と高すぎる傾向が見られた。本年度ではC4ユニットの供給をやや強化することで、3HHx分率をやや低下させつつ、蓄積率の向上が可能であることを示した。また、利用可能炭素源を拡張させたR. eutropha株を宿主とすることで、多様な原料からP(3HB-co-3HHx)が生合成可能な株を作製した。
2) 前年度までに作製したR. eutrophaグリセロール資化能強化株について、さらに詳細な解析を行った。グリセロールを炭素源としたPHA生合成ではグリセロールがポリマー鎖伸長反応を停止させることで生成PHAの分子量が低下する現象がいくつかの微生物で報告されているが、上記のR. eutropha組換え株ではそのような分子量低下は起こらないことを示した。これは改変で導入した大腸菌由来グリセロール代謝酵素遺伝子の低レベル発現のためと推測された。
3) 独立栄養生育が可能なR. eutrophaでは、糖質をエネルギー源・炭素源とした従属栄養条件においても炭酸固定経路であるカルビン回路が駆動し、糖質代謝で放出されたCO2を固定して再利用していることを初めて証明した。
4) P(3HB-co-3HHx)ブロック共重合体生合成経路を構築した作製した組換え大腸菌株ではPHA生産量がわずかであり、生成ポリマーの構造解析には到らなかった。上述の糖質からのP(3HB-co-3HHx)生合成経路に関する知見を基に、経路の再設計を行っている。
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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
R. eutrophaによるP(3HB-co-3HHx)生合成においては、フルクトースを原料として高い生産性を維持しつつ物性改善に有効な組成の共重合体を生合成する代謝改変、およびフルクトース以外の糖質や糖質関連原料からのP(3HB-co-3HHx)生産を可能とする代謝改変について、重要な成果を得た。また、従来のグリセロール原料からのPHA生産系とは異なり、本研究で作製したR. eutrophaグリセロール資化能強化株では生成PHAの分子量低下はないことを示した。さらに、当初の計画から発展してR. eutrophaの炭酸固定機能に着目し、本菌では糖質代謝で放出されたCO2を固定して再利用していることを初めて証明しており、おおむね順調に進展していると考えている。一方で、P(3HB-co-3HHx)以外の共重合PHAの生合成については生産性や組成制御の点でまだ十分ではなく、またブロック共重合体の生合成の達成には到らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度までの成果を基に、 様々な原料からのP(3HB-co-3HHx)生合成経路において、(S)-3HB-CoAを経由する経路などの導入により、さらに優れた生産株を確立する。また、従属栄養条件におけるカルビン回路の駆動により原料バイオマスをさらに有効利用した物質生産系の開発を検討する。植物油からのP(3HB-co-3HA)生合成ではPHAシンターゼの発現抑制機構の解明と抑制解除による生産性向上を、含芳香環PHA生合成では芳香族化合物変換酵素遺伝子を導入した宿主株による生合成経路の確立を目指す。ブロック共重合体生合成系については経路の再設計と発現ベクターの構築、PHA生合成培養を進める。
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| Causes of Carryover |
平成26年度は、その前年度までに作製した組換え株の培養とPHA生産能の評価を主に実施し、高価な試薬やキットを多く必要とする遺伝子操作や解析は当初の想定より少なかったため、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度では、新たな組換え株作製に必要な各種遺伝子操作用試薬・キットやオリゴDNA合成などの消耗品費として使用する。
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Research Products
(8 results)
