高分子担体を活用した環境保全型酵素反応の開発

• 研究課題/領域番号: 01J04425
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生物・生体工学
• 研究機関: 明星大学 (2003); 慶應義塾大学 (2001-2002)
• 研究代表者: 下条 めぐみ 明星大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 高分子担体 / PEG(ポリエチレングリコール) / 酵素反応 / エナンチオ選択的加水分解反応 / 鎖状炭酸エステル / ポリエチレングリコール / 酵素的反応 / 加水分解反応 / エナンチオ選択的反応

研究概要

昨年度の研究により、酵素PPLを用いた分子量550,750,2000のPEGを担持させた基質とのエナンチオ選択的加水分解反応について明らかとなった。短鎖PEGを用いることで基質(鎖状炭酸エステル)の極性が非常に高くなるため生成物との分離が容易となり、TLCやNMRでの反応追跡が可能となる。一方、変換率が30%前後とさほど高くなく、分子量2000の基質においては水相からPEG-炭酸エステルを回収できないなど問題もあった。そこで本研究では有機溶媒とリン酸緩衝液の二相系で反応を行った。また、よりよい酵素系を探すため土壌より得た微生物を用いてスクリーニングを行った。
分子量5000のPEGを担持させた基質を用い、ヘキサン/pH6.5リン酸バッファ=9/1の溶液中にPPLを添加し24時間撹拌を行った。分子量5000の基質においても反応が進行することが確認され、変換率は57%に向上し、E値は11であった。また、生成物と基質の分離が抽出及び濾過という一般的で比較的容易な方法によって可能になった。生成物である2級アルコールは反応終了後にヘキサンを用いて抽出を行うことで生成物のみを有機溶媒中に抽出することに成功した。また、未反応の基質についても続けて行う酢酸エチルによる抽出で水層より抽出に成功した。光学分割において最も手間がかかる分離の段階を誰でもできる方法によって成功したことは特筆に値すると思われる。
また、土壌より得た微生物約200菌株に対してスクリーニングを行ったところ、6菌株において得られたアルコールの選択性が80%ee以上であることがわかった。
これらの成果を現在雑誌論文に投稿準備中である。