水素細菌によるバイオマスを原料としたバイオプラスチック生合成の経路解明と効率化

氢气细菌以生物质为原料的生物塑料生物合成途径的阐明和效率

• 批准号: 10J09688
• 负责人: 御船 淳
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09688/
• 关键词: 生分解性ポリエステル; バイオマス; ポリヒドロキシアルカン酸; 植物油; 水素細菌; Ralstonia eutropha; 染色体操作; エノイル-CoAヒドラターゼ

微生物がバイオマスから生産する生分解性ポリエステル『ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)』の中でも、ポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-3-ヒドロキシヘキサン酸)[P(3HB-co-3HHx)]に着目した。本研究では、安価なバイオマスである糖質や大豆油を原料に、ポリプロピレン同等の物性を示す3HHx分率7-15mol%のP(3HB-co-3HHx)を効率的に生合成する組換え水素細菌の育種を目的とした。[成果]大豆油から効率的に3HB, 3HHxモノマーを供給するために、β-酸化経由のモノマー供給経路の解明を試みた。3-ケトアシル-CoAリダクターゼおよびエノイル-CoAヒドラターゼ遺伝子パラログ破壊株のPHA生合成能の評価から、3HB-CoAはリダクターゼにより、3HHx-CoAはリダクターゼ・ヒドラターゼの双方により供給されると推定した。そこで、推定経路のフラックスを強化する遺伝子操作を行った。また、3HHx-CoAの供給を増強するためにクロトニル-CoAリダクターゼ遺伝子を染色体へ挿入した。その結果、3HHx分率7.0-10.5mol%のP(3HB-co-3HHx)を3.9-5.0g/lで生合成する組換え株を得た。また、糖質からの3HB-CoAモノマーの供給について、水素細菌におけるアシル基転移酵素ホモログの破壊、アセチル-CoAカルボキシラーゼの導入を検討した結果、3HB-CoAはPhaAおよびPhaB1により供給されることが示唆された。[意義]モノマー供給経路の推定により、更なる効果的な遺伝子改変を行うことができる。また、作製した組換え水素細菌は、従来株の1.8-2.5倍の効率で高物性のP(3HB-co-3HHx)を生合成できるため、生分解性ポリエステルがプラスチック市場へ参入する可能性を大きく広げた点で、社会的意義は大きいと考えている。

Microbial が バ イ オ マ ス か ら production す る raw decomposability ポ リ エ ス テ ル "ポ リ ヒ ド ロ キ シ ア ル カ ン acid (PHA)" で in の も, ポ リ (3 - ヒ ド ロ キ シ ブ タ ン acid - co - 3 - ヒ ド ロ キ シ ヘ キ サ ン acid) [P (3 hb - co - 3 HHX)] に with mesh し た. This study で は, Ann 価 な バ イ オ マ ス で あ る sugar や soybean oil を materials に, ポ リ プ ロ ピ レ ン equal の property を す 3 HHX rate in 7 to 15 mol % の P (3 hb - co - 3 HHX) を sharper rate に biosynthesis す る group in を の え water element bacteria breeding objective と し た. [results] soybean oil か ら sharper rate に 3 hb, 3 HHX モ ノ マ ー を supply す る た め に, beta acidification 経 by の モ ノ マ ー supply 経 road の interpret を try み た. 3 - ケ ト ア シ ル - CoA リ ダ ク タ ー ゼ お よ び エ ノ イ ル - CoA ヒ ド ラ タ ー ゼ posthumous son 伝 パ ラ ロ グ broken 壊 strains の PHA biosynthesis can の review 価 か ら, 3 hb - CoA は リ ダ ク タ ー ゼ に よ り, 3 HHX - CoA は リ ダ ク タ ー ゼ · ヒ ド ラ タ ー ゼ の both に よ り supply さ れ る と presumption し た. Youdaoplaceholder0 で で, presumed economic path フラッ フラッ スを, strengthened する residual 伝 sub-operation を line った. ま た, 3 HHX - CoA の supply を raised strong す る た め に ク ロ ト ニ ル - CoA リ ダ ク タ ー ゼ posthumous son 伝 を chromosome へ scions into し た. そ の results, 3 HHX 7.0-10.5 mol % の P (3 hb - co - 3 HHX) 3.9 5.0 g/l を で す synthesis raw る group in え た を strains. ま た, sugar か ら の 3 hb - CoA モ ノ マ ー の supply に つ い て, water element bacteria に お け る ア シ ル base planning shift enzyme ホ モ ロ グ の 壊, ア セ チ ル - CoA カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ の import を beg し 検 た results, 3 hb - CoA は PhaA お よ び PhaB1 に よ り supply さ れ る こ と が in stopping さ れ た. [meaning] モ ノ マ ー supply 経 road の presumption に よ り, more な る な of unseen fruit 伝 child change - line を う こ と が で き る. ま た, cropping し た group in え water bacteria は, 従 1.8 2.5 times to plant の の で sharper rate high property の P (3 hb - co - 3 HHX) を biosynthesis で き る た め, decomposability ポ リ エ ス テ ル が プ ラ ス チ ッ へ ク market participation す る を likely き く hiroo げ で た point, the significance of social は き い と exam え て い る.

项目成果

Targeted engineering of Cupriavidus necator chromosome for biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydorxyhexanoate) from vegetable oil.Oral Presentation.

用于从植物油中生物合成聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯）的Cupriavidus necator染色体的靶向工程。口头报告。

• 发表时间: 2010
• 作者: Jun Mifune;Satoshi Nakamura;Toshiaki Fukui.
• 通讯作者: Toshiaki Fukui.

Metabolic engineering of Cupriavidus necator by chromosomal recombination for efficient biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) from vegetable oil. Poster Presentation.

通过染色体重组对Cupriavidus necator进行代谢工程，以从植物油中高效生物合成聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯）。

• 发表时间: 2010
• 作者: Jun Mifune;Satoshi Nakamura;Toshiaki Fukui.
• 通讯作者: Toshiaki Fukui.

エノイル-CoAヒドラターゼ遺伝子を導入した組換え微生物によるポリヒドロキシアルカン酸の製造法

使用导入烯酰辅酶A水合酶基因的重组微生物生产聚羟基链烷酸的方法

• 发表时间: 2011

Evaluation of promoters for gene expression in polyhydroxyalkanoate-producing Cupriavidus necator H16

• DOI: 10.1007/s00253-011-3100-2
• 发表时间: 2011-03-01
• 期刊: APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
• 影响因子: 5
• 作者: Fukui, Toshiaki;Ohsawa, Kei;Nakamura, Satoshi
• 通讯作者: Nakamura, Satoshi