| 研究課題/領域番号 |
19K05171
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
根来 誠司 兵庫県立大学, 工学研究科, 特任教授(名誉教授) (90156159)
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| 研究分担者 |
武尾 正弘 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (40236443)
加藤 太一郎 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (60423901)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ナイロン / ケミカルリサイクル / ナイロン分解酵素 / NylC / 生分解 / Ｘ線結晶構造解析 / ポリアミド / 表面加工 / バイオナイロン / 環境負荷 / リサイクル / 再資源化 / 耐熱性酵素 / プラスチック分解 / プラスチック / 酵素分解 / 立体構造 / 熱安定性 / 結晶構造解析 / タンパク質工学 / 代謝工学 / ６-アミノヘキサン酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナイロンは、強度、耐熱性、耐薬品性に優れ、繊維・プラスチックとして広く利用されているが、リサイクル化が困難なため、使用後のポリマーの大半は、焼却・廃棄処分されている。本研究では、各種ナイロンに対する酵素活性と、タンパク質安定性において、卓越した特性を有する酵素を、Ｘ線結晶構造解析と計算化学による分子設計から創出し、合成ポリアミドの酵素変換を可能にする革新的なバイオシステムの構築を目指す。さらに、ナイロンモノマーの代謝に関するフラックス解析を実施し、６ナイロンモノマー生産の技術基盤を確立する。
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| 研究成果の概要 |
合成ポリマーの生分解は環境負荷を低減化する上で有効な手法である。高温や高圧を必要とする化学的手法と比較しても，酵素反応は室温程度の温和な条件下で反応を行うことができ，環境面，エネルギー面からも優位性が高い。我々はナイロン分解酵素の立体構造に基づき、同酵素の触媒機構と熱安定化機構を解明した。化学的前処理を行ったナイロンに、耐熱化ナイロン分解酵素を作用させることで、ナイロン-6 やナイロン-6,6をはじめとする各種脂肪族ナイロンの高効率的分解（80％以上）を達成した。一方、繊維産業では酵素による繊維加工が行われているが、同酵素は耐熱性が高いことから，ナイロン繊維の表面改質への応用も期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
リサイクルの中でも特に、高分子を構成ユニットにまで分解し再重合するケミカルリサイクルは究極の資源循環方法と目されている。これまでに様々なケミカルリサイクル手法が提案されているが、微生物・酵素を用いるアプローチは、構成ユニットへの優れた再生技術として高い可能性を秘めている。天然に存在しない分子構造を有し、強固な分子間相互作用を有することから、ナイロンは生分解を受けない素材であるというのが一般的な認識である。我々は、酵素の立体構造に基づくタンパク質工学と分子進化工学的手法により、実用レベルにて高分子ナイロンを加水分解可能な酵素（ナイロン加水分解酵素）を創出することに成功した。
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