ナイロンの生分解とリサイクル

• 研究課題/領域番号: 23656533
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 根来 誠司 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90156159)
• 連携研究者: 武尾 正弘 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40236443) ; 加藤 太一郎 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60423901)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: ナイロン / 酵素 / 生分解 / 薄膜 / 加水分解 / 耐熱化酵素 / ガスクラスター２次イオン質量分析 / ガスクラスター二次イオン質量分析

研究概要

ナイロン薄膜を用いた新規分解活性測定系を開発した。薄膜では、酵素と基質との接触面積が反応中一定となるため、６ナイロン（工業製品）の薄膜が、ナイロン加水分解酵素NylCの濃度に依存した一定の速度で加水分解され、最終的には、全て可溶化することが分かった。さらに、ナイロンダイマーを分解するNylBを併用することで、モノマーへ完全分解可能な条件も見出すことができた。ナイロン微粒子を用いた場合でも、化学的限定分解を組み合わせると、モノマーへの変換収率が90％以上となった。66ナイロンに対する分解活性は６ナイロンの約50％であったが、炭素数の異なるモノマーを共重合させると分解性が向上した。

研究成果

• [雑誌論文] Enzymatic hydrolysis of nylons : quantification of the reaction rate of nylon hydrolase for thin-layered nylons (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai, K. Iida, K. Shimizu, K. Kinugasa, R. Izumi, M. Kato, D. Takeo, M. Mochiji, K. & Negoro S
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nylon-Oligomer Hydrolase Promoting Cleavage Reactions in Unnatural Amide Compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Kamiya, Takeshi Baba, Mauro Boero, Toru Matsui, Seiji Negoro, and Yasuteru Shigeta
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 5 号: 7 ページ: 1210-1216
  • DOI: 10.1021/jz500323y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高分子ナイロンを加水分解する酵素(NylC)の発見 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 雑誌名: 生物工学会誌「酵素の潜在能力を引き出す設計・戦略」 巻: 92巻特集(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and X-ray diffraction analysis of nylon hydrolase (NylC) from Arthrobacter sp (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai, K., Yasuhira, K., Tanaka, Y., Kato, D., Takeo, M., Higuchi, Y., Negoro, S., & Shibata N.
  • 雑誌名: KI72 Acta Cryst. 巻: F69 号: 10 ページ: 1151-1154
  • DOI: 10.1107/s1744309113024263
  • 査読あり
• [雑誌論文] 立体構造を基盤としたナイロン加水分解酵素の開発と耐熱化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司, 永井圭介, 大島 祥平, 飯田一希, 加藤太一郎, 武尾正弘, 持地広造, 柴田直樹, 樋口芳樹
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 巻: 69 ページ: 12-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] 立体構造を基盤としたナイロン加水分解酵素の開発と耐熱化機構 （総説） (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司、永井圭介、大島祥平、飯田一希、加藤太一郎、武尾正弘、持地広造、柴田直樹、樋口芳樹
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 巻: 69 ページ: 12-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Confirmation of color determination factors for Ser286 derivatives of firefly luciferase from Luciola cruciata (LUC-G). (2013)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, T.Kubo, M.Maenaka, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeoa, S.Negoro,
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. B: Enzymatic 巻: 87 ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of chitin/chitosan-like bioflocculant-producing potential in the genus Citrobacter (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kimura, T.Inoue, D.Kato, S.Negoro, M.Ike, M.Takeo
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 立体構造を基盤としたナイロン加水分解酵素の開発と耐熱化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司、永井圭介、大島 祥平、飯田一希、加藤太一郎、武尾正弘、持地広造、柴田直樹、樋口芳樹
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース （総説） 巻: 69
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Three-dimensional Structure of Nylon Hydrolase and the Mechanism of Nylon-6 Hydrolysis (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Negoro, et al
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 287 号: 7 ページ: 5079-5090
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.321992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two identical nonylphenol monooxygenase genes linked to IS6100 and some putative IS elements in Sphingomonas sp. NP5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takeo, Yoshihiro Maeda, Junko Maeda, Naoki Nishiyama, Chitoshi Kitamura, Dai-ichiro Kato, Seiji Negoro
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 158 号: 7 ページ: 1796-1807
  • DOI: 10.1099/mic.0.055335-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective thioesterification activity in bioluminescent enzyme, firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Kato, Y.Hiraishi, K.Yokoyama, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo,, S.Negoro
  • 雑誌名: Luminescence 巻: 27 ページ: 124-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color tuning of bioluminescence reaction by modifying the hydrogen bond network around the active site in firefly luciferase (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Maenaka, D.Kato, T.Kubo, K.Niwa, Y.Ohmiya, M.Takeo, S.Negoro
  • 雑誌名: Luminescence 巻: 27 ページ: 137-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and X-ray Diffraction Analysis of Nylon Oligomer Hydrolase (NylC) from Agromyces sp.KY5R (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Yasuhira, et al
  • 雑誌名: Acta Crystallgor 巻: 67 号: 8 ページ: 892-895
  • DOI: 10.1107/s1744309111022858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Studies on Mutational Structures of a Nylon-6 Byproduct-degrading Enzyme (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Baba, et al
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 507 号: 1-3 ページ: 157-161
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.03.046
  • 査読あり
• [学会発表] 各種ナイロンの酵素的モノマー化のための条件検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田一希, 永井圭介, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 高解像度X 線結晶構造解析を基盤としたナイロン加水分解酵素(NylC)の耐熱化機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 衣笠 凌, 永井圭介, 三田隆二, 篠田昌宜, 柴田 直樹, 樋口芳樹, 李 映昊, 後藤祐児, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるナイロン加水分解酵素(NylC)の自己分断機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井圭介, 大島祥平, 柴田直樹, 樋口芳樹, 馬場 剛史, 重田育照, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 66 ナイロンダイマーのNylB 変異酵素を用いた分解挙動の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢部勇貴, 西口拓紀, 石和久 健, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] ナイロン加水分解酵素の分子設計と生分解性ポリアミド開発への展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東北大学・川内キャンパス
  • 年月日: 2013-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] ナイロン加水分解酵素の分子設計と生分解性ポリアミド開発への展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 根来誠司
  • 学会等名: 2013年度 日本農芸化学会大会 シンポジウム「グリーンポリマー関連酵素における分子機能創出の方法と応用
  • 発表場所: 東北大学 （宮城県）
  • 招待講演
• [学会発表] ナイロン加水分解酵素（NylC）前駆体の自己分断に及ぼすアミノ酸置換効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大島祥平, 永井圭介, 柴田直樹, 樋口芳樹, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] ナイロン加水分解酵素（NylC）の耐熱化機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永井圭介, 三田隆二, 篠田昌宜, 柴田直樹, 樋口芳樹, 李映昊, 後藤祐児, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来 誠司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] ガスクラスター二次イオン質量分析を用いたナイロンの酵素分解測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: トランダックドック, 飯田一希, 永井圭介, 井内健輔, 持地広造, 武尾正弘, 加藤太一郎, 根来誠司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] 異種モノマーを共重合させたナイロンの酵素分解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田 一希, トランダックドック, 永井圭介, 井内健輔, 持地広造, 加藤太一郎, 武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] NylB によるアミド合成：反応収率に及ぼすアミノ酸置換効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口拓紀, 小林達也, 根来誠司, 武尾正弘, 加藤太一郎, 重田育照, 松井亨, 馬場剛, 神谷克政, 李映昊
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] NylBの反応機構に対するアミノ酸変異導入の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 馬場剛史, 神谷克政, 松井亨, 西口拓紀, マウロボエロ, 根来誠司, 中野雅由, 重田育照
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 （兵庫県）
• [学会発表] Design of Nylon Oligomer Hydrolase on the Basis of Simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuteru Shigeta, Katsumasa Kamiya, Takeshi Baba, Toru Matsui, Mauro Boero, Yoshiki Higuchi, and Seiji Negoro
  • 学会等名: Symposium on Enzymes & Biocatalysis-2012
  • 発表場所: Xi'an, China
• [学会発表] Mutational Effects on the Acylation of Nylon Oligomer Hydrolase (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Baba, Katsumasa Kamiya, Toru Matsui, Mauro Boero, Seiji Negoro, and Yasuteru Shigeta
  • 学会等名: The XIVth International Congress of Quantum Chemistry (14th ICQC)
  • 発表場所: Boulder, Colorado, USA
• [学会発表] ナイロンオリゴマー加水分解酵素(NylC) の自己分断機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大島祥平, 田中優佑, 永井圭介, 柴田浩, 柴田直樹, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] ナイロンオリゴマー分解酵素（NylC）の高度耐熱化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三田隆二, 田中優佑, 永井圭介, 柴田直樹, 李映昊, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 後藤祐児, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] 耐熱化ＮｙｌＣ による６ナイロンの酵素分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永井圭介, 田中優佑, 三田隆二, 大嶋渉平, 井内健輔, 加藤太一郎, 武尾正弘, 持地広造, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] アミド化合物の酵素合成 : 高効率触媒の形成要件 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林達也, 中田悠介, 馬場剛史, 河島康之, 柴田直樹, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 重田育照, 松井亨, 神谷克政, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] ナイロンオリゴマー分解酵素ＮylB の基質認識機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西口拓紀, 中田悠介, 小林達也, 河島康之, 重田育照,馬場剛史, 神谷克政, 武尾正弘, 加藤太一郎, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] 6- アミノヘキサン酸環状二量体加水分解酵素（NylA）の基質結合部位の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日比野敦, 柴田直樹, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 根来誠司
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学 （東京都）
• [学会発表] ナイロンオリゴマー加水分解酵素(NylC) の自己分断機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大島祥平, 田中優佑, 永井圭介, 柴田浩, 柴田直樹, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 根来誠司
  • 学会等名: 第66回酵素工学研究会講演会
  • 発表場所: 東京大学山上会館 （東京都）
• [学会発表] X線結晶構造解析によるNylCの耐熱化機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三田隆二, 田中優佑, 永井圭介, 柴田直樹, 李映昊, 加藤太一郎, 武尾正弘, 樋口芳樹, 後藤祐児, 根来誠司
  • 学会等名: 第66回酵素工学研究会講演会
  • 発表場所: 東京大学山上会館 （東京都）
• [学会発表] ガスクラスター二次イオン質量分析法を用いたナイロン６の酵素分解測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永井圭介, 田中優佑, 三田隆二, 大嶋渉平, 井内健輔, 加藤太一郎, 武尾正弘, 持地広造, 根来誠司
  • 学会等名: 第66回酵素工学研究会講演会
  • 発表場所: 東京大学山上会館 （東京都）
• [学会発表] 各種ナイロンの酵素的モノマー化のための条件検討
  • 著者名/発表者名: 飯田一希、永井圭介、加藤太一郎、武尾正弘, 根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 （広島市）
• [学会発表] 高解像度X線結晶構造解析を基盤としたナイロン加水分解酵素（NylC）の耐熱化機構の解明
  • 著者名/発表者名: 衣笠 凌、永井圭介、三田隆二、篠田昌宜、柴田 直樹、樋口芳樹、李 映昊、後藤祐児、加藤太一郎、武尾正弘、根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 （広島市）
• [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるナイロン加水分解酵素（NylC）の自己分断機構の解析
  • 著者名/発表者名: 永井圭介、大島祥平、柴田直樹、樋口芳樹、馬場 剛史、重田育照、加藤太一郎、武尾正弘、根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 （広島市）
• [学会発表] 66ナイロンダイマーのNylB変異酵素を用いた分解挙動の解析
  • 著者名/発表者名: 矢部勇貴、西口拓紀、石和久 健、加藤太一郎、武尾正弘、根来誠司
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 （広島市）
• [学会発表] ナイロンオリゴマー分解酵素の反応機構に対するアミノ酸変異の効果
  • 著者名/発表者名: 馬場剛史, 神谷克政, 松井亨, 奥野克樹, マウロボエロ, 根来誠司, 中野雅由, 重田育照
  • 学会等名: 分子科学討論会2012
  • 発表場所: 東京大学 （東京都）
• [学会発表] アシル化反応に対するアミノ酸変異の効果
  • 著者名/発表者名: 馬場剛史, 神谷克政, 松井亨, 根来誠司, Mauro Boero, 中野雅由, 重田育照
  • 学会等名: 第10回京都大学福井謙一記念センターシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学 （京都府）
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/msc/msc3/