立体選択的な微生物反応をもちいたリグニンからのキラルなポリマー原料の創生

本研究では、リグニン由来の新しいポリマー原料を創出するために、微生物によるリグニンの分解過程で中間代謝物として生成するキラル化合物「3-カルボキシムコノラクトン」に着目した。本研究の目的は、Neurospora crassa N150株由来の立体選択的なカルボキシムコン酸ラクトン化酵素を利用して、バニリンやp-クマル酸等のリグニン由来低分子フェノール類から、3-カルボキシムコノラクトン（S体とR体）の2種類の光学活性体を単一化合物として生産する技術を開発することである。令和4年度は、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産系を構築した。Neurospora crassa N150株由来のカルボキシムコン酸ラクトン化酵素遺伝子に加えて、Sphingobium sp. SYK-6株やPseudomonas putida KT2440株由来の種々の変換酵素遺伝子をクローニングすることで、リグニン由来低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産するためのプラスミドを作製した。作製したプラスミドをS体3-カルボキシムコノラクトンの代謝機能をもたないPseudomonas putida PpY1100株に導入することで、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産株を育種した。育種した生産株を用いて、バニリンおよびp-クマル酸の標品を原料とした生産試験を実施し、S体3-カルボキシムコノラクトンが効率良く生産できる培養条件を検討した。検討の結果、90%以上のモル収率でS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できる培養条件を確立した。さらに、アルカリ処理を施したタケ材由来抽出物を原料とした生産試験を実施し、多糖由来成分等の様々な夾雑物が含まれる複合系においても、抽出物中に含まれる低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できることを明らかにした。

本研究では、リグニン由来の新しいポリマー原料を創出するために、微生物によるリグニンの分解過程で中間代謝物として生成するキラル化合物「3-カルボキシムコノラクトン」に着目した。本研究の目的は、Neurospora crassa N150株由来の立体選択的なカルボキシムコン酸ラクトン化酵素を利用して、バニリンやp-クマル酸等のリグニン由来低分子フェノール類から、3-カルボキシムコノラクトン（S体とR体）の2種類の光学活性体を単一化合物として生産する技術を開発することである。令和4年度は、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産系を構築した。Neurospora crassa N150株由来のカルボキシムコン酸ラクトン化酵素遺伝子に加えて、Sphingobium sp. SYK-6株やPseudomonas putida KT2440株由来の種々の変換酵素遺伝子をクローニングすることで、リグニン由来低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産するためのプラスミドを作製した。作製したプラスミドをS体3-カルボキシムコノラクトンの代謝機能をもたないPseudomonas putida PpY1100株に導入することで、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産株を育種した。育種した生産株を用いて、バニリンおよびp-クマル酸の標品を原料とした生産試験を実施し、S体3-カルボキシムコノラクトンが効率良く生産できる培養条件を検討した。検討の結果、90%以上のモル収率でS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できる培養条件を確立した。さらに、アルカリ処理を施したタケ材由来抽出物を原料とした生産試験を実施し、多糖由来成分等の様々な夾雑物が含まれる複合系においても、抽出物中に含まれる低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できることを明らかにした。