難分解性プラスチックの高速分解を志向したナノ空間精密配置酵素の創製

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ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表される難分解性プラスチックのリサイクル技術の進展は急務である。本研究では、ＰＥＴ分解酵素の集積反応場の創出を目的としており、ナノ空間材料（メソポーラスシリカ）の規則性細孔への酵素の精密配置による「飛躍的な反応速度の向上」と、疎水的なシリカ細孔表面とＰＥＴとの近接作用による「接触頻度の向上」を実現することによって、高効率かつ低環境負荷型の難分解性プラスチック分解システムを開発する。これまでにメソポーラスシリカの規則性細孔が酵素の安定性向上場として好適であることを見出しているが、反応性の向上に向けたシリカ細孔表面での酵素の配向制御が課題であった。この課題を克服する方法として、シリカ結合タンパク質（Ｓｉ－ｔａｇ）を２種類のＰＥＴ分解酵素に個別に融合し、Ｓｉ－ｔａｇをシリカ細孔表面と酵素の間の接着分子として利用することによって酵素の配向制御を試みる。当年度は、まず、各種のナノ空間材料（メソポーラスシリカ［細孔径：５、２４ｎｍ］及びメソポーラスアルミナ［細孔径：６ｎｍ］）の合成と細孔構造の解析を行った。次に、昨年度に作製した２種類のＳｉ－ｔａｇ融合ＰＥＴ分解酵素（ＰＥＴａｓｅ及びＭＨＥＴａｓｅ）のナノ空間材料また非多孔質シリカ材料への吸着・固定化評価を実施した。高濃度の塩および界面活性剤存在下（ｐＨ ８．０）で各種の材料とＳｉ－ｔａｇ融合ＰＥＴ分解酵素を混和したところ、メソポーラスアルミナ ＜ 非多孔質シリカ ＜ メソポーラスシリカ（細孔径：５ｎｍ） ＜ メソポーラスシリカ（細孔径：２４ｎｍ）の順に酵素の固定化量が増大した。これより、シリカや金属酸化物であるアルミナ表面へのＳｉ－ｔａｇ特異的な結合が確認され、全体としては細孔径や細孔容積の増大にともない酵素の固定化量が増大する傾向が認められた。