バイオポリマー生産増強にむけた脂肪酸代謝の遺伝子工学

Research Project

Project/Area Number	04F04539
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	外国
Research Field	Applied microbiology
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Host Researcher	岩田忠久独立行政法人理化学研究所, 高分子化学研究室, 副主任研究員
Foreign Research Fellow	NOMURA Christopher Takuma 独立行政法人理化学研究所, 高分子化学研究室, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	ポリヒドロキシアルカン酸 / モノマー供給酵素 / 脂肪酸代謝経路 / タンパク質工学 / 代謝工学 / 3-ketoacyl-ACPsynthase III / 3-ketoacyl-Acp-reductase / 大腸菌
Research Abstract	ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は、自然環境中に存在するある種の微生物により糖や植物油を炭素源として生合成される生分解性および熱可塑性を有する脂肪族ポリエステルである。本研究では、物性の多様性および生産コストの低減を目的に、遺伝子組み換え大腸菌を用いて、短中鎖を含むPHA(SCL-MCL PHA)の生合成システムの確立を行った。 Pseudomonas sp.61-3から、脂肪酸代謝経路において短中鎖PHAを生産するために必要な中鎖モノマーを供給するのに関与する新しい酵素、3-ketoacyl-ACP-reductase(fabG)、をクローニングした。クローニングしたfabGを、大腸菌E.coli JM109株に入れ、グルコースを炭素源としてPHAの生産を行ったところ、生産性が向上した。さらに、fabGの87番のFをTに変異を掛けた変異酵素を、E.Coli LS5218株に導入した。その結果、ドデカン酸からSCL-MCL PHAを合成することが出来、得られたポリマーの組成はグルコースから合成した物と全く異なっていた。特に、今回得られたPHAは、2成分による共重合ポリエステルではなく、3成分を含む共重合体であり、融点などの熱的性質、破壊伸びなどの物理的性質にも大きな違いが見られた。グルコースや類似の多糖は脂肪酸より安価であり、植物油と同じぐらいである。しかし、植物油や脂肪酸を用いると、β酸化経路の活性に限界がある。よって、本研究で開発した脂肪酸代謝経路を利用したSCL-MCL PHAの合成は、今後重要になってくると考えられる。