Hormonema属のポリリンゴ酸の生合成経路の解明とその効率的生産法の開発

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本研究では、生分解性を有する直鎖状の水溶性ポリエステルであり、さらに側鎖に化学修飾が可能なカルボキシル基を有する新規な生体内分解吸収性高分子(ポリリンゴ酸)をHormonema属に属するカビを用いて効率的に生産させることを検討した。そのために、現在まで未知であるポリリンゴ酸の生合成経路の解明と、ポリリンゴ酸生産のための培養手法について検討した。具体的には17年度は以下の2点に関して検討した。i)Hormonema dematioides CBS128.64株の培養細胞を用いてTCA回路に関連する酵素活性を検討した結果、イソクエン酸デヒドロゲナーゼの活性が弱く、イソクエン酸リアーゼの活性が極めて強いこと。また、リンゴ酸シンテターゼの活性が非常に強いことが判明した。これらの結果から、ポリリンゴ酸は、グリオキシル酸経路の中間化合物であるリンゴ酸Co-Aを経てポリリンゴ酸シンテターゼの作用により、生合成されていると推測された。そこで、菌破砕液を用いて、グリオキシル酸とアセチルCo-A、NADPを反応させた結果、ポリリンゴ酸の生合成を確認することができた。以上の結果から、ポリリンゴ酸の合成経路はグリオキシル酸経路の中間化合物リンゴ酸Co-Aを経て合成されていることが実証することできた。ii)Hormonema dematioides CBS128.64株を用いて不織布表面培養を行うことにより、菌体の迅速な培養が行えることが判明した。さらに、この培養手法を前培養として気泡塔型バイオリアクターを用いて培養を行った結果、約3日間の培養で50g/Lのポリリンゴ酸を発酵生産できることがわかった。この値は通常の通気撹搾型バイオリアクターを用いた場合の約5倍で、その生産性は15倍に向上させることができた。