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イオン液体を媒体とする菌体触媒を用いた非水系バイオプロセスの構築

使用离子液体作为介质的细菌细胞催化剂构建非水生物过程

基本信息

批准号：
08J10593
负责人：
山本悦司
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10593/
关键词：
イオン液体酵素菌体触媒スクリーニング非水系

项目摘要

有機溶媒・水二相系反応場において有用物質生産が可能な数種の菌体を、イオン液体・水二相系反応場で用いた。しかしながら、菌体がイオン液体の毒性により死滅し、菌体内の酵素が働かず、目的の物質が得られなかった。この結果より、有機溶媒とイオン液体の毒性の作用機序は異なることが示唆された。また、イオン液体に耐性のある菌を、土壌や天日塩中からのスクリーニングを試みたが、菌体触媒として有用な菌は得ることが出来なかった。上記の結果を踏まえ、菌体内ではなく菌体外で働く単一の酵素を用いて、イオン液体共存下での酵素反応を試みた。モデル酵素として多糖の加水分解を触媒するリゾチームを用い、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド(C2MImCl)などの水溶性のイオン液体を含んだ含水量が少ない環境下で、70℃で加熱し、逆反応(糖の伸長反応)を試みたところ、基質である二糖から三糖以上の多糖を合成することに成功した。更に、イオン液体がリゾチームの熱力学的及び速度論的安定性に与える影響をより詳細に調べた。示差走査熱量測定により、イオン液体含有条件下では、リゾチームの変性温度が減少し、熱力学的に不安定になることが分かった。特に炭素数8以上の長い炭素鎖を有するイオン液体は、低濃度の添加で、リゾチームの変性温度を著しく低下させることが分かった。しかしながら、上記のC2MImClなど短い炭素鎖を有するイオン液体は、適量添加することにより、若干変性温度は下げるが、24時間後の残存活性を向上させることが分かった。これらの結果より、ある種の短い炭素鎖を有するイオン液体を添加することにより、酵素の不可逆的な失活を防ぐ(速度論的な安定性を示す)といえる。そのため、加熱条件下でも失活せずに、糖転移反応が進行すると考えられる。なお、短い炭素鎖を有するイオン液体は、グアニジンで変性したリゾチームの酵素活性を効果的に再生(リフォールディング)出来ることも分かった。

The organic solvent/water two-phase system reaction field can produce several kinds of useful substances. The liquid/water two-phase system reaction field can be used. For example, the toxicity of the bacteria, the enzyme in the bacteria, and the target substance are all killed. The results showed that the mechanism of toxicity of organic solvent and liquid was different. For example, if you want to use a liquid catalyst, you can use a liquid catalyst. The above results show that the enzyme activity in vitro is higher than that in vivo, and the enzyme activity in vitro is higher than that in vivo. The synthesis of polysaccharide with 1-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, In addition, the thermodynamic and velocity-theoretical stability of the liquid and the influence of the liquid are carefully adjusted. Differential calorimetry shows that the temperature of the liquid decreases under different conditions, and the thermodynamic instability decreases. Special carbon number 8 or more long carbon lock, liquid, low concentration, low temperature C2MImCl has a short carbon lock, and some of its properties are low temperature and high temperature after 24 hours The results of this study are as follows: (1) The short-term carbon lock of the species has the ability to prevent irreversible inactivation of enzymes by adding liquids (2) The stability of the species is shown in the velocity theory. Under the condition of heating, inactivation, sugar transfer and reverse reaction can be carried out. The enzyme activity of the carbon chain is responsible for the regeneration of the carbon chain.