Biosynthesis of sequence-regulated polyesters and analysis of synthetic mechanism
| Project/Area Number |
20H04368
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松本 謙一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80360642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
冨田 宏矢 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00814229)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 微生物産生プラスチック / バイオベースプラスチック / 生分解性材料 / バイオベースポリマー / 自己組織化 |
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| Outline of Research at the Start |
本提案では、海洋分解性プラスチックとして注目される微生物産生ポリマーであるポリヒドロキシアルカン酸の材料物性の拡張のため、申請者が見出した独自のモノマー配列制御法を発展させ、全く前例のない特殊配列を持つポリマーを合成することを目的とする。本ポリマーは非天然型モノマーを含むことを特徴とし、高い分解性を示すことが予想されることから、従来型のポリマーよりもさらに幅広い応用が期待できる。さらに、このような構造が生まれる仕組みについても分子レベルで解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、微生物産生ポリエステルであり生分解性プラスチックとして利用できるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）の構造制御に関するものである。PHAの構造制御は、材料物性に直結する重要な技術課題である。PHAは、通常共重合体の合成においてはランダム共重合体しか作ることができないが、申請者はブロック共重合体を合成できる方法を独自に見出している。この合成手法を応用することで、非天然モノマーであるグリコール酸を含むポリマーを得ることができた。得られた共重合体は、同一分子内にランダム共重合体と単独重合体の構造を有する、特殊な配列構造を有していた。ランダム共重合体部分のグリコール酸分率は推定約70モル％に達し、これまで得られていた最大値である15モル％程度から大幅に向上した。単独共重合体部分が存在することは、NMRおよび熱的性質の測定によりサポートされた。ランダム部分と単独重合体部分の間に共有結合が存在することの検証については、ポリマーのクロロホルム溶液の部分沈殿により、可溶性・不溶性画分の分子量を評価することにより検証した。本結果は、これまで全く例のない特殊な構造を持つPHAの合成を可能にするものであり、かつ、グリコール酸分率の高い構造を合成する新規な方法を与えた。グリコール酸ポリマーは高い加水分解性を持つことで知られることから、PHAに加水分解性を付与する効果が期待された。これらの成果はFrontiers in Bioengineering and Biotechnology誌に発表した。今後は、このような特殊構造が得られる分子機構の解明が課題である。
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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
目的としている特殊構造ポリエステルの生合成および構造解析を達成することができ、論文発表を行った。今後は合成機構の解明が課題であるが、予備的実験は順調に進行しており、今後の研究の進捗にも大きな問題はないと予想できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、特殊構造が得られる分子機構の解明が一つの大きな課題となる。合成機構の解明には、in vitroの酵素アッセイ法を主要な手法として用いる。本アッセイ法は、基質となるモノマーのCoA体を化学的に合成し、精製した酵素と試験管内で反応させ、基質との反応速度を測定する手法である。本研究課題の目的においては、非天然モノマーであるグリコール酸のCoA体の重合が鍵となっているので、その反応速度を測定することを目的とする。すでに基質の合成法は確立しているので、今後種々の反応条件の検討を進める。これに加えて、別の構造の特殊配列ポリマーの生合成および物性の解析を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
