放射菌の抗生物質生産における素反応を応用した芳香族化合物生産経路の合理的構築

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近年、化石資源の枯渇・地球温暖化等の環境問題が顕在化している。温室効果ガスの削減、持続可能な社会形成のため、石油依存社会から、エネルギーや化成品を再生可能なバイオマス資源に依存したバイオリファイナリー社会への変革が求められている。特に、芳香族系の化成品原料生産は、その生合成経路が複雑であること、また酵母や大腸菌等の微生物にとって毒性を示すため、バイオプロセスに置き換えるのが困難であり、石油資源からの生産に完全に依存している。本研究では、既存化成品原料生産のケミカルプロセスからバイオプロセスへの変換を目指した。本研究においては、放線菌Atreptomyces属に注目し、バイオマス資源からの芳香族化合物生産、バイオマス資源からの高効率な物質生産のための基盤の開発を行った。放線菌Streptomyces maritimusの2次代謝経路の一部を利用することにより、微生物を用いて初めて安息香酸の生産に成功した。3%デンプンから最大で460mg/Lの安息香酸生産に成功した。また、セルロースからの安息香酸生産を目指し、木質系バイオマス糖化酵素の一種であるエンドグルカナーゼ導入株を創製した。創製した株を用い、1%セルロースから最大で120mg/Lの安息香酸生産に成功した。本研究における報告は、微生物発酵によるバイオマス資源からの芳香族化合物生産に関する初めての報告であり、その収率もグルコースを用いた他の微生物による他の芳香族化合物生産における報告に匹敵するものである。しかしながら、セルロースからの安息香酸収率は、同仕込み量のグルコースの場合と比較して不十分であった。そこでバイオマス糖化効率を高めるためにバイオマス糖化酵素生産量の増強を検討し、バイオマス糖化酵素分泌生産量を10倍に向上させることに成功した。以上より、セルロース資化性安息香酸生産菌とバイオマス糖化酵素大量生産技術を組み合わせることにより、セルロースから効率的に芳香族化合物を生産可能な技術の確立が期待される。