多様なバイオポリエステルを合成する資源循環型フレックス微生物工場の開発

• 研究課題/領域番号: 23681015
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 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(系)研究科(研究院), 准教授 (80360642)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2011年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
• キーワード: バイオベースプラスチック / バイオテクノロジー / バイオポリマー / 微生物合成 / バイオマス

研究概要

ある種の微生物は細胞内にポリエステルを蓄積することが知られ、このポリマーはプラスチックの物性を示すことから、バイオベースプラスチックの候補物質として期待される。しかし、天然で合成される3-ヒドロキシ酪酸から構成されるポリマーは、脆性を示すことから応用例が限定的であった。本研究課題では、人工的に改変したポリエステル生合成系を用いて、種々の非天然ポリエステルを合成し、その物性を明らかにした。とくに、2-ヒドロキシ酪酸のポリマーの微生物合成では、機械物性が評価できる程度の量のポリマーの合成に初めて成功した。本ポリマーは優れた透明性と伸張性を持っており、天然型のポリマーとは全く異なる物性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Enhanced production of poly(lactate-co-3-hydroxybutyrate) from xylose in engineered Escherichia coli overexpressing a galactitol transporter (2014)
  • 著者名/発表者名: John Masani NDUKO, Ken'ichiro MATSUMOTO, Toshihiko OOI, Seiichi TAGUCHI
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: Vol.98 ページ: 2453-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced production of poly(lactate-co-3-hydroxybutyrate) from xylose in engineered Escherichia coli overexpressing a galactitol transporter (2014)
  • 著者名/発表者名: Nduko JM, Matsumoto K, Ooi T, Taguchi S
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol. 巻: 98 号: 6 ページ: 2453-2460
  • DOI: 10.1007/s00253-013-5401-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of xylose utilization for high yield production of lactate-enriched P(lactate-co-3-hydroxybutyrate) using a lactate-overproducing strain of Escherichia coli and an evolved lactate-polymerizing enzyme (2013)
  • 著者名/発表者名: John Masani NDUKO, Ken'ichiro MATSUMOTO, Toshihiko OOI, Seiichi TAGUCHI
  • 雑誌名: Metab. Eng. 巻: Vol.15 ページ: 159-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot microbial production, mechanical properties and enzymatic degradation of isotactic P[(R)-2-hydroxybutyrate] and its copolymer with (R)-lactate (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro MATSUMOTO, Satsuki TERAI, Ayako ISHIYAMA, Jian SUN, Taizo KABE, Yuyang SONG, John NDUKO, Tadahisa IWATA, Seiichi TAGUCHI
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: Vol.14 ページ: 1913-1918
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of xylose utilization for high yield production of lactate-enriched P(lactate-co-3- hydroxybutyrate) using a lactate-overproducing strain of Escherichia coli and an evolved lactate-polymerizing enzyme (2013)
  • 著者名/発表者名: JM. Nduko, K. Matsumoto, T. Ooi, S. Taguchi
  • 雑誌名: Metab. Eng 巻: vol.15 ページ: 159-166
  • DOI: 10.1016/j.ymben.2012.11.007
  • NAID: 120005228684
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot microbial production, mechanical properties and enzymatic degradation of isotactic P[(R)-2-hydroxybutyrate] and its copolymer with (R)-lactate (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzyme and metabolic engineering for the production of novel polymers: crossover of biological and chemical processes (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto
  • 雑誌名: Current Opinion in Biotechnology 巻: 未定 号: 6 ページ: 1054-1060
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2013.02.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of glycolate-based polyesters containing medium-chain-length 3-hydroxyalkanoates in recombinant Escherichia coli expressing engineered polyhydroxyalkanoate synthase (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro MATSUMOTO, Ayako ISHIYAMA, Kohei SAKAI, Tetsufumi SHIBA, Seiichi TAGUCHI
  • 雑誌名: J. Biotechnol. 巻: Vol.156(3) ページ: 214-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthesis of glycolate-basea polyesters containing medium-chainlength (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto, Ayako Ishiyama, Kohei Sakai, Tetsufumi
  • 雑誌名: Journal of Biotechnology 巻: 156 号: 3 ページ: 214-217
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2011.07.040
  • 査読あり
• [学会発表] 微生物産生ポリ[(R-)-ラクテート-co--(R)-2-ヒドロキシブチレート]の結晶性および熱的性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加部泰三、松本謙一郎、引間孝明、丸林弘典、髙田昌樹、田口精一、岩田忠久
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] 微生物を利用したキラルP(2-ヒドロキシ酪酸)の合成とポリマー解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三宅政裕、松本謙一郎、寺井彩月、加部泰三、岩田忠久、田口精一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] バイオマスから高効率で乳酸プラスチックを生産する微生物工場の開発とポリマー物性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本謙一郎、前田理久、田口精一
  • 学会等名: 農芸化学会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市多摩区）
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物を利用したキラルP(2-ヒドロキシ酪酸)の合成とポリマー解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三宅政裕、松本謙一郎、寺井彩月、加部泰三、岩田忠久、田口精一
  • 学会等名: 農芸化学会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市多摩区）
• [学会発表] Efficient production of poly(lactate-co-3-hydroxybutyrate) using hemicellulose-derived sugar, xylose, in engineered Escherichia coli overexpressing a galactitol transporter (2013)
  • 著者名/発表者名: John Masani Nduko, Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: Frontier Chemistry Center International Symposium 2013 "Advanced Materials Science"
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] Microbial synthesis of isotactic P(2-hydroxybutyrate) from racemic precursor and its property analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto, Jian Sun, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] ポリヒドロキシアルカン酸重合酵素の機能改変によるポリマー構造制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本謙一郎、越智杏奈、大場貴史、高谷真宏、田口精一
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 糖を利用した組換え大腸菌でのグリコール酸ベースポリマーの生産 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斯波哲史、松本謙一郎、田口精一
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 不飽和モノマーを導入した2-ヒドロキシブタン酸ベースポリマーの生合成とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 崔允圭、松本謙一郎、田口精一
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 2-ヒドロキシブタン酸ベースポリマーの微生物合成とその物性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅政裕、寺井彩月、松本謙一郎、加藤泰三、岩田忠久、田口精一
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 改変型重合酵素による2-ヒドロキシブタン酸ベースポリマーの生合成と物性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木駿介、大場貴史、越智杏奈、松本謙一郎、田口精一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 改変型重合酵素による2-ヒドロキシブタン酸ベースポリマーの生合成と物性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木駿介
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [学会発表] 2-ヒドロキシブタン酸ベース新規バイオプラスチックの微生物合成と物性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺井彩月、石山絢子、松本謙一郎、田口精一
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Expanding microbial polyesters : syntheses and properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: ISBP
  • 発表場所: Australia
  • 年月日: 2012-10-07
• [学会発表] Efficient bioconversion of lignocellulosic biomass-derived sugars into poly(lactate-co-3-hydroxybutyrate) by metabolically engineered Escherichia coli (2012)
  • 著者名/発表者名: John Masani Nduko, Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: 15th IBS
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Microbial plastic factory : Synthesis and properties of the new lactate-based and related biopolymers (2012)
  • 著者名/発表者名: John Masani Nduko, Ken'ichiro Matsumoto, Yuyang Song, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: The 244th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: Philadelphia, Pennsylvania
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Biosynthesis and properties of advanced biopolymers containing lactate by metabolically engineered bacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Nduko John Masani, Ken'ichiro Matsumoto, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: The 244th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: Philadelphia, Pennsylvania
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Lactate-based polyesters production by recombinant bacteria using lignocellulosic biomass sugars as carbon sources (2012)
  • 著者名/発表者名: John Masani Nduko,Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: Japan-Chica-Korea Joint Symposium on Enzyme Engineering
  • 発表場所: Kanazawa
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] 組換え大腸菌による乳酸およびグリコール酸ベース新奇バイオプラスチックの生合成と物性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 斯波哲史,石山絢子,松本謙一郎,田口精一
  • 学会等名: 農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Microbial synthesis of chiral polymers from cellulosic biomass and racemic compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto
  • 学会等名: International Symposium on Catalytic Biomass Conversion
  • 発表場所: Hokkaido University(札幌)(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] 組換え大腸菌によるグリコール酸ベースポリマーの生合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石山絢子,斯波哲史,松本謙一郎,田口精一
  • 学会等名: 高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-01-29
• [学会発表] Expanding microbial polyesters: syntheses and properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto
  • 学会等名: International Symposium on Biological Polymers
  • 発表場所: Pullman Reef Hotel (Australia)
  • 招待講演
• [学会発表] 2-ヒドロキシブタン酸ベース新規バイオプラスチックの微生物合成と物性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺井彩月
  • 学会等名: 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] 乳酸およびグリコール酸ベース新奇バイオプラスチックの微生物生産 (2011)
  • 著者名/発表者名: 斯波哲史、石山絢子、松本謙一郎、田口精一
  • 学会等名: 農芸化学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Advanced microbial polymer factory for incorporating new monomers : lactate, glycolate and 2-hydroxybutyrate (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Matsumoto, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Bio-based polymers 2011
  • 発表場所: Peking University(北京)
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Production of lactate-based polyesters from xylose in Escherichia coli (2011)
  • 著者名/発表者名: John Masani Nduko, Ken'ichiro Matsumoto, Toshihiko Ooi, Seiichi Taguchi
  • 学会等名: 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-27
• [備考]
  • URL: http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/seika/TOP.html