多様な乳酸ポリエステルの合成に向けた乳酸特異型CoA転移酵素(LCT)の開発

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本年度の研究成果の1点目として、乳酸(LA)、3-ヒドロキシブタン酸(3HB)、3-ヒドロキシヘキサン酸(3HHx)ユニットからなる新規乳酸ポリマーの生合成に成功した。3HHxユニットはポリマーの柔軟性を向上させる性質を持つ。したがって、3HHxユニットの導入は、これまで乳酸ポリマーの課題点であった低い柔軟性の改善に対し、大きく寄与する可能性がある。具体的には、当研究室において世界で初めて発見された乳酸重合酵素、およびモノマー前駆体である有機酸CoA体を供給可能なCoA転移酵素を組換え大腸菌で共発現し、さまざまな有機酸を炭素源としてポリマー合成を行なった。その結果、ブタン酸添加下でポリマーに3HHxユニットが導入できることを明らかにした。また、3HHxユニットの導入量はブタン酸の添加濃度によって制御可能であった。2点目として、96mol%のD-LAユニットからなる乳酸ポリマー(LA96)の生合成に成功した。LA96は、上記の組換え大腸菌を用い、ペンタン酸を炭素源として用いることで合成できた。LA96は、化学合成によって得られたポリL-乳酸(PLLA)とほぼ同等の熱的性質を示した。また、LA96中のモノマー光学純度は100%D体であり、PLLAとの混合によってステレオコンプレックスPLAを生成可能であることを明らかとした。これらの結果は、化学合成PLAと同等の機能を持つポリマーの生合成を可能にしたことを意味しており、非常に意義深い。本研究成果によって、バイオプロセスで合成可能なバイオプラスチックの構造的および物性の多様性を広げることができ、その応用範囲の拡大に貢献することができた。