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Bioplastic production by hydrogen-oxidizing bacterium under microaerobic condition

微氧条件下氢氧化菌生产生物塑料

基本信息

批准号：
21F20100
负责人：
福居俊昭
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

Microorganisms produce PHA, which is a bio-degradable substance, and are expected to solve the environmental pollution problem. The flexibility of [P(3HB-co-4HB)] is optimized for PHA, and the addition of precursors to [P(3 HB-co-4 HB)] can be combined with microbial interaction, and the biosynthetic pathway can be separated from TCA loop, and ATP consumption can be combined with multistage reaction. This study is aimed at establishing the production line of 4HB. Acid tolerance of high toxicity, high The number of vibrations in the system is usually 1/2 of that in the case of P(3HB-co-4HB) complexes. The maximum concentration of 4HB in the co-complex containing PHA was 8.6 mol%. The dry cell weight was 54 wt %. The high accumulation rate of PHA in the co-complex was achieved. The active acid species is decomposed into hyperacidified water and the acid resistance of PHA is affected by the number of active acid species and the number of active acid species. A series of changes in the process of cultivation, production and R. eutropha plant microenvironment conditions are discussed in detail except for 3HB and 4HB.