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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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