メタゲノムからの生分解性プラスチック分解遺伝子の探索とモノマーリサイクルへの応用

• 研究課題/領域番号: 17350077
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境関連化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中島 敏明 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (80241777)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 1,680千円); 2008年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2007年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2006年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2005年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
• キーワード: 生分解性プラスチック / リサイクル / プラスチック分解菌 / メタゲノム / 廃棄物再資源化 / 環境材料 / 酵素 / バイオテクノロジー / モノマーリサイクル

研究概要

自然環境中の全微生物のうち、人類が培養できるものは1%程度といわれている。そこで、残り99%の微生物の持つDNAを自然界から直接精製し、これを用いて新規プラスチック分解遺伝子の取得を行った。得られた新規遺伝子をさらに進化工学によって改変し、機能を強化した。これを用いてプラスチックの分解(モノマー化)を行い,プラスチックのバイオケミカルサイクルへの道を開いた。

研究成果

• [雑誌論文] Rapid Monomerization of Poly(Butylene succinate)-co-(Butylene adipate) by Leptothrix sp. (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakajima-Kambe, K. Toyoshima, C. Saito, H. Takaguchi, Y. Akutsu-Shigeno, M. Sato, K. Miyama, N. Nomura, H. Uchiyama
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Monomerization of Poly(Butylene succinate)-co-(Butylene adipate) by Leptothrix sp (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakajima-Kambe, K.Toyoshima, C. Saito, H.Takaguchi, Y. Akutsu-Shigeno, M. Sato, K. Miyama, N. Nomura, H. Uchiyama
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of novel poly(dl-lactic acid) depolymerases from metagenome (2008)
  • 著者名/発表者名: Mayumi, D., Y. Akutsu-Shigeno, H. Uchiyama, N. Nomura, T. Nakajima-Kambe
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol 79 ページ: 743-750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of novel poly(DL-lactic acid)depolymerases from metagenome (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Mayumi, Y. Akutsu-Shigeno, H. Uchiyama, N. Nomura, T. Nakajima-Kambe
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 土壌中における生分解性プラスチックの分解と微生物叢~新規分解遺伝子の発見と利用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島(神戸)敏明
  • 雑誌名: 日本生物工学会誌 85 ページ: 261-263
  • NAID: 110006317602
• [雑誌論文] Novel plasmid transformation method mediated by chrysotile, sliding friction, and elastic body exposure (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, N., T. Nakajima-Kambe, K. Matsuki, T. Shigeno
  • 雑誌名: Anal. Chem. Insights 2 ページ: 9-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of a bacterium that degrades urethane compounds and characterization of its urethane hydrolase (2007)
  • 著者名/発表者名: Akutsu-Shigeno, Y., Y. Adachi, C. Yamada, K. Toyoshima, N. Nomura, H. Uchiyama, T, Nakajima-Kambe
  • 雑誌名: Appl. Microbio. Biotechnol. 70 ページ: 422-429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel plasmid transformation method mediated by chrysotile, sliding friction, and elastic body exposure. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, N., T.Nakajima-Kamebe, K.Matsuki, T.Shigeno
  • 雑誌名: Analytical Chemistry Insights 2 ページ: 9-15
• [雑誌論文] プラスチック分解菌とモノマーリサイクル (2006)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 雑誌名: プラスチックス 57 ページ: 52-55
  • NAID: 40007135070
• [雑誌論文] Effects of polylactate ester-type time-release electron donor on generating and maintaining reductive condition in river sand microcosms (2005)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., T. Nakajima-Kambe, Y. Akutsu-Shigeno, M. Nakashima, T. Shigeno, N. Nomura, H. Uchiyama
  • 雑誌名: Chikasui Gakkai Si 47 ページ: 323-332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of bacteria that degrade poly (lactic acid-glycerol ester)-type time-release electron donor for accelerated biological reductive dechlorination (2005)
  • 著者名/発表者名: Jin, H., T. Nakajima-Kambe, Y. Akutsu-Shigeno, M. Nakashima, T. Shigeno, N. Nomura, H. Uchiyama
  • 雑誌名: Macromol. Symp 224 ページ: 155-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラスチック分解菌とモノマーリサイクル (2005)
  • 著者名/発表者名: 中島(神戸)敏明
  • 雑誌名: プラスチックス 57 ページ: 52-55
  • NAID: 40007135070
• [雑誌論文] Isolation of a bacterium that degrades urethane compounds and characterization of its urethane hydrolase (2005)
  • 著者名/発表者名: Akutsu-Shigeno, Y., Y.Adachi, C.Yamada, K.Toyoshima, N.Nomura, H.Uchiyama, T.Nakajima-Kambe
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 23 ページ: 1-8
• [雑誌論文] Effects of polylactate ester-type time-release electron donor on generating and maintaining reductive condition in river sand microcosms (2005)
  • 著者名/発表者名: Jin H., T.Nakajima-Kambe, Y.Akutsu-Shigeno, M.Nakashima, T.Shigeno, N.Nomura, H.Uchiyama
  • 雑誌名: Chikasui Gakkai Si 47 ページ: 323-332
• [雑誌論文] Isolation and Characterization of Bacteria that Degrade Poly (Lactic Acid-Glycerol Ester)-Type Time-Release Electron Donor for Accelerated Biological Reductive Dechlorination (2005)
  • 著者名/発表者名: Jin H., T.Nakajima-Kambe, Y.Akutsu-Shigeno, M.Nakashima, T.Shigeno, N.Nomura, H.Uchiyama
  • 雑誌名: Macromolecular Symposia 224 ページ: 155-166
• [学会発表] イネ常在酵母Pseudozyma antarctica生分解性プラスチック分解酵素は広い基質特異性を持つ (2009)
  • 著者名/発表者名: 北本宏子、篠崎由紀子、曹暁紅、中島敏明、小板橋基夫、藤井毅
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市橋文恵、齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Leptothrix sp.TB-71株が生産する二種のエステラーゼについて (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕央、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市橋文恵、齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Leptothrix sp. TB-71株が生産する二種のエステラーゼについて (2009)
  • 著者名/発表者名: 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Leptothrix sp. TB-71 株由来PBSA depolymeraseの生産条件の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 知佳、野村 暢彦、内山 裕夫、中島 敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市橋 文恵、野村 暢彦、内山 裕夫、中島 敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 博之、眞弓 大介、野村 暢彦, 内山 裕夫、中島 敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 名城大学(名古屋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] in situ 集積法によるメタゲノムスクリーニングの効率化の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三ツ橋恭平、眞弓大介、茂野俊也、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第24回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 難培養性微生物のコロニー化に関する培養条件の予備検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市橋あい、本多陽子、鈴木慶子、野村暢彦、中島敏明、内山裕夫
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第24回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] メタゲノム由来ポリ乳酸分解酵素の熱安定性の改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木博之、眞弓大介、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 新規脂肪族芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの微生物分解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市橋文恵、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Leptothrix sp. TB-71株由来PBSA depolymeraseの生産条件の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 齋藤知佳、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Diversity and quantification of methanotrophs in rice field by stable iso tope probing and real time PCR (2007)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Mayumi Nobuhiko Nomura, Hiroo Uchiyama and Toshiaki Nakajima-Kambe
  • 学会等名: 第7回 国際ゲノム会議
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] 微生物(酵素)による生分解性プラスチックのリサイクル (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島 敏明
  • 学会等名: アグリビジネス創製フェア
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2007-11-27
• [学会発表] 酵素によるポリエステル系プラスチックの選択的モノマー化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島 敏明
  • 学会等名: JST新技術説明会
  • 発表場所: JST本部
  • 年月日: 2007-10-18
• [学会発表] Search of biodegradable plastic-degrading microorganisms from alimentary canals and body surfaces of insects (2007)
  • 著者名/発表者名: Hironori Sakamoto, Hiroko Kitamoto, Motoo Koitabasbi Ken Su zuki, Jun Tabata Atsushi Mochizuki, Toshiaki Nakajima, Takeshi Fujii and Seiya Tsushima
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Conference on Chemical Ecology
  • 発表場所: エポカルつくば(つくば市)
  • 年月日: 2007-09-14
• [学会発表] Takeshi Fujiia and Seiya Tsushima Search of biodegradable plastic-degrading microorganisms from alimentary canals and body surfaces of insects (2007)
  • 著者名/発表者名: Hironori Sakamoto, Hiroko Kitamoto Motoo Koitabashi, Ken Suzuki, Jun Tabata, Atsushi Mochizuki, Toshiaki Nakajima
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Conference on Chemical Ecology
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] 葉面生息酵母は生分解性プラスチックを効率よく分解する (2007)
  • 著者名/発表者名: 北本宏子, 多胡香奈子, 曹暁紅, 小板橋基夫, 對馬誠也, 森田友岳, 中島敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第59回大会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] 微生物生態学からの基礎・応用研究の展開 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明、吉田ナオト
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第22回大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 土壌に埋設したプラスチック表層の微生物群集動態の解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 土屋未来、結城裕子、野村暢彦、内山裕夫、中島敏明
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第22回大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ポリ乳酸分解酵素の進化工学的改変 (2006)
  • 著者名/発表者名: 菅江理子, 真弓大介, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第58回大会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 土壌中におけるプラスチック分解と微生物叢~新規分解遺伝子の発見と利用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第58回大会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] プラスチック分解遺伝子の探索とリサイクルへの利用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第57回大会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] メタゲノム由来新規生分解性プラスチック分解酵素遺伝子の性質 (2005)
  • 著者名/発表者名: 真弓大介, 圷(茂野)ゆき枝, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島(神戸)敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第57回大会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] Leptothrix sp. 3A株由来プラスチック分解酵素の諸性質 (2005)
  • 著者名/発表者名: 高口均, 圷(茂野)ゆき恵, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第57回大会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] Leptothrix sp. 3A株由来PBSAデポリメラーゼの解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 佐藤愛美, (茂野) ゆき枝, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島 (神戸) 敏明
  • 学会等名: 日本生物工学会平成第57回大会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] ローンライブラリー法による埋設プラスチック表層の微生物叢解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 城裕子・土屋未来・野村暢彦・内山裕夫・中島敏明
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第21回大会
  • 発表場所: 福岡
• [図書] 微生物の辞典 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邉信・西村和子・内山裕夫・奥田徹・加来久敏・広木幹也編(中島敏明 : 共著)
  • 総ページ数: 576
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.sakura.cc.tsukuba.ac.jp/toshi/pages/
• [備考]
  • URL: http://www.sakura.cc.tsukuba.ac.jp/~toshi/pages/
• [産業財産権] 新規プラスチック分解菌 (2009)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2009-01-28
• [産業財産権] 新規ウレタン結合分解菌 (2008)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2008-12-23
  • 外国
• [産業財産権] エステル結合含有プラスチック分解微生物、プラスチック分解酵素および該酵素をコードするポリヌクレオチド (2008)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2008-07-16
• [産業財産権] 新規ウレタン結合分解菌 (2008)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2008-03-19
• [産業財産権] 新規ウレタン結合分解菌 (2007)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2007-09-19
  • 外国
• [産業財産権] 新規ポリエステル系プラスチック分解酵素およびその酵素をコードするポリヌクレオチド (2007)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2007-10-03
• [産業財産権] 新規ポリエステル系プラスチック分解菌 (2007)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2007-10-03
• [産業財産権] 新規ウレタナーゼ (2007)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 取得年月日: 2007-03-28
• [産業財産権] 生分解性プラスチック分解酵素をコードする遺伝子の取得方法、それにより得られる新規遺伝子および酵素 (2005)
  • 発明者名: 中島敏明、茂野ゆき枝
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権番号: 2005-142231
  • 出願年月日: 2005-05-16