Industrial application of nylon-degrading enzymes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05171
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Negoro Seiji 兵庫県立大学, 工学研究科, 特任教授(名誉教授) (90156159)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武尾 正弘 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (40236443) ; 加藤 太一郎 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (60423901)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ナイロン / ケミカルリサイクル / ナイロン分解酵素 / NylC / 生分解 / Ｘ線結晶構造解析

Outline of Final Research Achievements

Biodegradation of synthetic polymers is recognized as a useful way to reduce environmental load causing pollution, loss of natural resources, increase of energy consumption, and generation of greenhouse gases. The potential use of enzymes responsible for the degradation of the targeted polymers is an effective approach which enables the conversion of the used polymers to original monomers and/or other useful compounds. As for the hydrolytic degradations of nylons to smaller metabolites, three enzymes, NylA, NylB and NylC have been found. We have determined the three-dimensional structure and catalytic mechanisms of the enzymes. By customization of the enzymatic reaction and the pre-chemical treatment conditions toward nylon polymers, the efficiency of the hydrolytic reaction was remarkably increased, and they succeeded in converting more than 80% of polymeric nylons into monomers.

Free Research Field

酵素工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リサイクルの中でも特に、高分子を構成ユニットにまで分解し再重合するケミカルリサイクルは究極の資源循環方法と目されている。これまでに様々なケミカルリサイクル手法が提案されているが、微生物・酵素を用いるアプローチは、構成ユニットへの優れた再生技術として高い可能性を秘めている。天然に存在しない分子構造を有し、強固な分子間相互作用を有することから、ナイロンは生分解を受けない素材であるというのが一般的な認識である。我々は、酵素の立体構造に基づくタンパク質工学と分子進化工学的手法により、実用レベルにて高分子ナイロンを加水分解可能な酵素（ナイロン加水分解酵素）を創出することに成功した。