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

利用立体选择性微生物反应从木质素制备手性聚合物原料

• 批准号: 22K05772
• 负责人: 鈴木 悠造
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05772/
• 关键词: リグニン; 低分子フェノール類; 微生物代謝; ポリマー原料; キラル; S体3-カルボキシムコノラクトン; 微生物; 3-カルボキシムコノラクトン

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。

This study focuses on the creation of new compounds from the source, the formation of intermediate metabolites in the decomposition process of microorganisms, and the formation of a new compound called "3-C-C-C". The purpose of this study is to develop a technology for producing two types of optically active compounds from low molecular weight, 3-mer and 3-mer derived from stereoselective enzymes such as p-mer and p-mer. In the fourth year of the order, the production system of the S body was constructed. Neurospora crassa N150 strain is derived from a variety of low molecular weight enzymes, such as Sphingobium sp. SYK-6 strain and Pseudomonas putida KT2440 strain. Production of Pseudomonas putida PpY1100 strain by introducing the 3-cell culture medium and its metabolic function. To investigate the culture conditions for the production of high yield and high productivity of the breeding plants, the production test was carried out on the raw materials and the standard products of p-hydroxybenzoic acid. As a result of the investigation, the culture conditions were established for the production of the product with a yield of more than 90%. In addition, the production test of raw materials and polysaccharides derived components was carried out. The compounds contained in the extracts were complex systems, and the low molecular weight compounds contained in the extracts were produced.

项目成果

タケに含まれる未利用成分を微生物の力でポリマー原料に変換

利用微生物的力量将竹子中未使用的成分转化为聚合物原材料

ヒドロキシケイ皮酸に着目したイネ科バイオマスの利活用：酵素糖化性の検証と微生物代謝によるポリマー原料生産系の開発

以羟基肉桂酸为中心的禾本科生物质的利用：酶法糖化的验证和利用微生物代谢的聚合物原料生产系统的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木悠造;大塚祐一郎;荒木拓馬;上村直史;政井英司;中村雅哉
• 通讯作者: 中村雅哉