Biosynthesis of sequence-regulated polyesters and analysis of synthetic mechanism

序列调控聚酯的生物合成及合成机理分析

基本信息

批准号：
20H04368
负责人：
松本謙一郎
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、微生物産生ポリエステルであり生分解性プラスチックとして利用できるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）の構造制御に関するものである。PHAの構造制御は、材料物性に直結する重要な技術課題である。申請者が独自に見出したPHA合成酵素により、非天然モノマーであるグリコール酸を含むブロック共重合体をポリマーを得ることができた。得られた共重合体は、同一分子内にランダム共重合体とホモポリマーセグメントを有する、特殊な配列構造を有していた。ランダム共重合体部分のグリコール酸分率は推定約70モル％に達し。本結果は、これまで全く例のない特殊な構造を持つPHAの合成を可能にするものであり、かつ、グリコール酸分率の高い構造を合成する新規な方法を与えた。これらの成果はFrontiers in Bioengineering and Biotechnology誌で発表した。さらに、ブロック共重合体の化学構造の拡張に取り組んだ。使用している配列制御型重合酵素は、3-hydroxyhexanoate (3HHx)モノマーに弱い活性を有する。3HHxは材料に柔軟性を付与する性質がある事が知られ、PHAの重要な構成成分の一つである。そこで、進化工学的手法を用いて3HHxモノマーに対する活性が向上した変異体を創出した。こうして得られた新たな重合酵素を用いることで、3HHxモノマーから構成される新規ブロック共重合体を合成することができた。本成果はBiomacromolecules誌で発表した。本特殊構造の合成機構を解明するため、独自に開発したNMR法およびreal-time NMR法を用いたin vitro解析を行った。その結果、２つのセグメントが合成される順序を明らかにした。本成果はBiophysical Chemistry誌で発表した。

该研究主题涉及多羟基烷酸（PHA）的结构控制，这是一种产生微生物的聚酯，可用作可生物降解的塑料。 PHA的结构控制是直接与材料特性有关的重要技术问题。申请人独立发现的PHA合酶允许通过含有非天然单体乙醇酸的块共聚物获得聚合物。所得共聚物具有特殊的排列结构，在同一分子内具有随机共聚物和均聚物段。随机共聚物部分的乙醇酸部分达到估计为70 mol％。该结果允许与以前从未见过的特殊结构合成PHA，并提供了一种具有高乙醇酸含量合成结构的新方法。这些结果发表在《生物工程和生物技术》杂志上。此外，我们致力于扩展块共聚物的化学结构。使用的序列控制的聚合酶对3-羟基己酸（3HHX）单体的活性弱。已知3HHX具有提供材料灵活性的特性，并且是PHA的重要组成部分之一。因此，进化工程技术用于创建具有改善3HHX单体活性的突变体。通过使用以这种方式获得的新聚合酶，可以合成由3HHX单体组成的新型块共聚物。这些结果发表在Biomacromolecules杂志上。为了阐明这种特殊结构的合成机制，使用我们开发的NMR和实时NMR方法进行了体外分析。结果，阐明了两个部分的合成顺序。这些结果发表在生物物理化学杂志上。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Real-time NMR analysis of polyhydroxyalkanoate synthase reaction that synthesizes block copolymer comprising glycolate and 3-hydroxybutyrate

合成包含乙醇酸酯和3-羟基丁酸酯的嵌段共聚物的聚羟基链烷酸酯合酶反应的实时NMR分析

DOI：
10.1016/j.bpc.2023.107001
发表时间：
2023
期刊：
Biophysical Chemistry
影响因子：
3.8
作者：
Yanagawa Kengo;Kajikawa Ayaka;Sakakibara Sayaka;Kumeta Hiroyuki;Tomita Hiroya;Matsumoto Ken'ichiro
通讯作者：
Matsumoto Ken'ichiro

配列制御型ポリヒドロキシアルカン酸合成酵素を用いたランダムホモブロック共重合体グリコール酸ポリマーの生合成

使用序列控制的聚羟基链烷酸合酶生物合成无规均嵌段共聚物乙醇酸聚合物

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
柳川謙吾;荒井修造;榊原早也果;MARESCHAL Robin;大井俊彦;ZINN Manfred;松本謙一郎
通讯作者：
松本謙一郎

ポリヒドロキシアルカン酸の製造方法

聚羟基链烷酸的制造方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

HES-SO(スイス)

HES-SO（瑞士）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Directed Evolution of Sequence-Regulating Polyhydroxyalkanoate Synthase to Synthesize a Medium-Chain-Length?Short-Chain-Length (MCL?SCL) Block Copolymer

序列调节聚羟基脂肪酸酯合成酶的定向进化合成中链长短链长（MCL？SCL）嵌段共聚物

DOI：
10.1021/acs.biomac.1c01480
发表时间：
2022
期刊：
Biomacromolecules
影响因子：
6.2
作者：
Phan Hien Thi;Hosoe Yumi;Guex Maureen;Tomoi Masayoshi;Tomita Hiroya;Zinn Manfred;Matsumoto Ken’ichiro
通讯作者：
Matsumoto Ken’ichiro