| 研究課題/領域番号 |
21F20100
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分38020:応用微生物学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
福居 俊昭 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (80271542)
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| 研究分担者 |
HUONG KAI HEE 東京工業大学, 生命理工学院, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 生分解性プラスチック / ポリヒドロキシアルカン酸 / 微生物合成 / 代謝工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）共重合体の１種であるポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-4-ヒドロキシブタン酸)は柔軟性に優れた生分解生プラスチックであるが、その生合成には前駆体添加、あるいは中央代謝を経由する複雑な生合成経路が必要である。本研究ではブタノール発酵菌などが有する酸素感受性4HB-CoAデヒドラターゼを用いるシンプルな生合成経路を好気性PHA生産菌に構築するため、活性酸素種の除去能を強化する遺伝子改変や微好気培養条件を検討する。これによりバイオマス原料から前駆体添加なしに本共重合体を生合成できる新規な微生物株を作製し、その効率的生産技術の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
微生物が産生するポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は生分解性バイオプラスチックであり、プラスチックごみによる環境汚染問題の解決策の１つと期待されている。ポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-4-ヒドロキシブタン酸）[P(3HB-co-4HB)]は柔軟性に優れたPHAであり、これまでに4HBやブチロラクトンなどの前駆体の添加なしにP(3HB-co-4HB)を生合成可能な組換え微生物が作製されているが、その生合成経路はTCA回路から分岐して還元力とATPの消費を伴う多段階反応である。本研究ではシンプルな4HBユニット生成経路を実装した生産株の確立を目指した。
酸素耐性の高い嫌気性アンモニア酸化アーキア由来の4HB-CoAデヒドラターゼ（4HCD）を用いることで、中央代謝から分離してアセチル-CoAから4HBユニットを生成する経路をPHA生産菌Ralstonia eutrophaのグルコース資化性改変株に導入した。作製した改変株は振とう数を通常の1/2とした微好気条件でP(3HB-co-4HB)共重合体をグルコース単一炭素源から生合成することを見出した。アセチル-CoA代謝の競合経路の遮断などの改変をさらに加えることで、最大8.6 mol%の4HBユニットを含むPHA共重合体を乾燥菌体重量あたり54wt%の高蓄積率でグルコース原料のみから生合成することを達成した。活性酸素種の１つである過酸化水素を分解するカタラーゼを共発現させた株でも、振とう数を通常とした好気条件ではPHAに4HBユニットはほとんど含まれず、カタラーゼ共発現は4HCDの酸素耐性能に影響しないことが考えられた。一連の改変と培養の過程で、作製したR. eutropha改変株は微好気条件では3HB・4HB以外のモノマーユニットを共重合することを見出し、その詳細を検討した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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