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Industrial application of nylon-degrading enzymes

尼龙降解酶的工业应用

基本信息

批准号：
19K05171
负责人：
根来誠司
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05171/
关键词：
ナイロン分解酵素バイオナイロン環境負荷Ｘ線結晶構造解析リサイクルポリアミド再資源化耐熱性酵素プラスチック分解ナイロンプラスチック酵素分解立体構造熱安定性結晶構造解析タンパク質工学代謝工学６-アミノヘキサン酸

项目摘要

近年、各種ポリマー材料について、着目する物性や機能の高度化が求められている。これまで、機器分析の高度化により、ポリマー構造の詳細が解明されつつあるが、高分子素材の直接分析では、微細構造の解析に限界がある。一方、生体高分子では、基質認識が異なる種々の酵素を用いて、その生成物の精密分析から詳細な構造解明が実現している。本年度は、特に、NylB（エキソ型オリゴマー分解酵素）とNylC（ナイロン分解酵素）について、脂肪族ナイロン（６ナイロン、６６ナイロン等）を酵素分解させ、反応前後の変化を、各種機器分析で検討し、本法の原理検証を行うとともに、反応に適切な酵素の選抜を行った。ナイロン分解酵素の工業的利用のためには、酵素の安定化が必要である。現在、親型酵素から36℃安定な酵素を取得しているが、本分析システムにて利用する上で、問題がないかを検討した。熱安定性については、取得したHis-tag化酵素をCD測定装置を用いて測定した。測定試料を1℃/分の速度で25℃から95℃まで上昇させ、220nmにおけるモル楕円率（θ）の変化を測定した。従来は、Tm値は熱変性曲線から作図法で求めていたが、精度を高めるため、科学計算解析プログラムIgor Pro8のマクロファイルを用いて、熱変性理論式に基づいて、熱変性温度と熱変性のエンタルピー変化を算出した。対照として、His-tagが付加されていないNylC-GYAQ変異体の熱変性データについても、同様の解析を実施した。その結果His-tagGYAQ変異体の熱変性温度（Tm値）は８４℃であり、親型NylCよりも３０℃高く、高温での酵素反応の実施が可能であること、His-tag付加により熱変性Tm値が約１℃低下するが、実用上は問題がないと判断した。さらに、イタコン酸含有ナイロンなど、モノマーユニットの認識が異なる種々の変異酵素の取得を試みた。

In recent years, a variety of high-quality materials, eye contact, physical properties and functions have been highly sought. This is the case with highly detailed analysis of machine analysis, detailed analysis of structure, direct analysis of polymer materials, and analysis of fine structure. A side, biological polymer, matrix understanding, different species of enzymes, precise analysis of products, detailed structure interpretation, realization. This year, we conducted research on the enzyme decomposition of NylB and NylC, fatty acids (6 and 66), the change of reaction before and after reaction, various machine analysis, the principle of this method, and the selection of appropriate enzymes for reaction. The industrial utilization and stabilization of enzymes are essential for the production of enzymes. Now, although pro-enzymes such as 36℃ stable enzymes have not been obtained, there are still many problems to be solved in the use of this analysis system. Thermal stability is measured using a His-tagged enzyme measurement device. Measurement of sample temperature 1℃/min, temperature rise from 25℃ to 95℃, temperature change from 220nm The temperature of the thermal property curve is calculated by the method of scientific calculation and analysis. In response, His-tag is added to NylC-GYAQ's different thermal properties, and the same analysis is implemented. As a result, His-tagGYAQ variant thermal temperature (Tm value) is 84℃, parent NylC is 30℃, enzyme reaction at high temperature is possible, His-tagGYAQ variant thermal Tm value is about 1℃, and practical application problem is judged. In addition, it is necessary to study the effects of different enzymes on the production of different enzymes.

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

オークリッジ国立研究所(米国)

橡树岭国家实验室（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Enzymatic hydrolysis of itaconate-derived nylons and isolation of a new bacterium degrading its monomer component

衣康酸衍生尼龙的酶水解和降解其单体成分的新细菌的分离

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko Furuno;Risa Yokoyama;Kaito Miyazaki;Tatsuo Kaneko;Seiji Negoro;Dai-ichiro Kato
通讯作者：
Dai-ichiro Kato

Structural and functional characterization of nylon hydrolases

尼龙水解酶的结构和功能表征

DOI：
10.1016/bs.mie.2020.11.004
发表时间：
2021
期刊：
Methods in Enzymology
影响因子：
0
作者：
Seiji Negoro;Dai-ichiro Kato;Taku Ohki;Kengo Yasuhira;Katsumasa Kamiya4;Yasuteru Shigeta;Yasuyuki Kawashima;Keisuke Nagai;Masahiro Takeo;Naoki Shibata,
通讯作者：
Naoki Shibata,

ナイロン分解酵素NylBの構造進化、触媒機構とアミド合成への応用

尼龙降解酶NylB的结构演化、催化机理及其在酰胺合成中的应用