ナイロンの生分解とリサイクル

2013 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: ナイロン / 酵素 / 生分解 / 薄膜

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] Nylonoligomer hydrolase promoting cleavage reactions in unnatural amide compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, K., Baba, T., Boero, M., Matsui, T., Negoro, S., & Shigeta. Y
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 5 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 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] Three-dimensional structure of nylon hydrolase and mechanism of nylon-6 hydrolysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Negoro, S., Shibata, N., Tanaka, Y., Yasuhira, K., Shibata, H., Hashimoto, H., Lee, Y-H., Oshima, S., Santa, R., Oshima, S., Mochiji, K., Goto, Y., Ikegami, T., Nagai, K., Kato, D., Takeo, M., & Higuchi, Y
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 287 ページ: 5079-5090
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.321992
  • 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: Yasuhira, K., Shibata, N., Tanaka, Y., Kumagai, N., Tanaka, Y., Nagai, K., Kato, D., Takeo, M., Negoro, S., Higuchi, Y
  • 雑誌名: Acta Cryst 巻: F67 ページ: 892-895
  • DOI: 10.1107/S1744309111022858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics studies on the mutational structures of a nylon-6 byproductdegrading enzyme (2011)
  • 著者名/発表者名: Baba, T., Kamiya K., Matsui, T., Shibata, N., Higuchi, Y., Kobayashi, T., Negoro, S., & Shigeta Y
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 507 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
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/msc/msc3/