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配列制御機構を利用した高粘弾性ポリマーの微生物生産

研究課題

研究課題/領域番号 17H01902
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 環境材料・リサイクル
研究機関北海道大学

研究代表者

松本 謙一郎  北海道大学, 工学研究院, 教授 (80360642)

研究分担者 大井 俊彦  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
佐藤 敏文  北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード生分解性プラスチック / 生合成 / 自己組織化 / バイオベースプラスチック / 海洋分解性 / ブロック共重合体 / 微生物産生プラスチック / 生分解性材料 / バイオベースポリマー
研究成果の概要

微生物産生ポリエステルは、石油ではなく再生可能なバイオマスを原料として合成でき、さらに自然環境中で生分解されごみが蓄積しないことから、持続可能性が高く、環境低負荷なプラスチックとして着目されている。2019年からは国内でも実用化され、用途および使用量の拡大が課題である。目的達成のためには、プラスチックの物性をより幅広く制御することが重要な技術課題である。これまで、ランダム共重合化により軟質性を付与するという戦略で材料開発が行われてきた。本研究では、モノマーが重合する順序を制御する全く新しい手法により新規ポリマーを合成し、既存のポリマーとは異なる有用な物性を示すことを明らかにできた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高分子が生合成されるという現象は、DNAやタンパク質などの合成に代表されるように生命の根源に関わる現象であり、その反応機構や制御機構には基礎科学的関心が持たれる。本研究成果の学術的意義は、生合成ポリマーの一つであるPHAに関して、これまでに知られていなかった生合成機構が存在することを示したことである。一方で社会的意義は、環境低負荷型材料として期待されるPHAの物性を改良するために、従来法とは異なる構造制御法を見出したことである。これにより、さらに多様な物性を持つPHAの生合成が可能になる可能性が拓けた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] HES-SO(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Synergy of valine and threonine supplementation on poly(2-hydroxybutyrate-block-3-hydroxybutyrate) synthesis in engineered Escherichia coli expressing chimeric polyhydroxyalkanoate synthase2020

    • 著者名/発表者名
      Sudo Maho、Hori Chiaki、Ooi Toshihiko、Mizuno Shoji、Tsuge Takeharu、Matsumoto Ken'ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 129 号: 3 ページ: 302-306

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.09.018

    • NAID

      120006980040

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxidase (RuBisCO)-mediated de novo synthesis of glycolate-based polyhydroxyalkanoate in Escherichia coli.2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K, Saito J, Yokoo T, Hori C, Nagata A, Kudoh Y, Ooi T, Taguchi S.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 302-306

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.03.002

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increased Production and Molecular Weight of Artificial Polyhydroxyalkanoate Poly(2-hydroxybutyrate) Above the Glass Transition Temperature Threshold2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Ken'ichiro、Kageyama Yuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 7 ページ: 177-177

    • DOI

      10.3389/fbioe.2019.00177

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vitro Analysis of d-Lactyl-CoA-Polymerizing Polyhydroxyalkanoate Synthase in Polylactate and Poly(lactate-co-3-hydroxybutyrate) Syntheses2018

    • 著者名/発表者名
      Ken’ichiro Matsumoto, Midori Iijima, Chiaki Hori, Camila Utsunomia, Toshihiko Ooi, and Seiichi Taguchi
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 7 ページ: 28892895-28892895

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b00454

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic changes of intracellular monomer levels regulate block sequence of polyhydroxyalkanoates in engineered Escherichia coli.2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K, Hori C, Fujii R, Takaya M, Ooba T, Ooi T, IsonoT, Satoh T, Taguchi S.
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 2 ページ: 662-671

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.7b01768

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 新規配列制御型グリコール酸ポリマーの生合成と構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      梶川彩香、榊原早也果、荒井修造、大井俊彦、堀千明、松本謙一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微生物産生ブロック共重合体ポリマーの構造機能相関の解析2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 圭悟、影山 友基、藤井 隆之輔、松本 謙一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] プラスチックの微生物合成:細胞の中で起こっていること2018

    • 著者名/発表者名
      松本謙一郎
    • 学会等名
      アグリバイオ公開シンポジウム -植物バイオテクノロジーの最前線-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New insight into synthetic mechanism of bacterial polyhydroxyalkanoate for fine polymer structure control2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K
    • 学会等名
      The 10th International Conference of Modification, Degradation and Stabilization of Polymers
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Copolymerization Kinetics of Engineered Polyhydroxyalkanoate Synthase in Production of 2-Hydroxyalkanoate-containing Polymers2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K
    • 学会等名
      16th International Symposium on Biopolymers
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microbial synthesis of unusual polyhydroxyalkanoate (PHA) from lignocellulosic biomass2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K, Kaodya R, Takisawa K, Ooi T, Hori C, Yamada T, and Taguchi S
    • 学会等名
      International Symposium on Biomass Refinery: From Biomass Crops to Chemicals and Fuels
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] ブロック共重合体、及びその製造方法2020

    • 発明者名
      松本謙一郎
    • 権利者名
      松本謙一郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-034109
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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