環境調和型の高性能バイオプラスチックを合成する水素細菌の分子育種

氢细菌分子育种合成环保高性能生物塑料

• 批准号: 22K12449
• 负责人: 松崎 弘美
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Prefectural University of Kumamoto
• 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-22K12449/
• 关键词: 生分解性プラスチック; バイオプラスチック; 水素細菌; 乳酸; 二酸化炭素; ポリヒドロキシアルカン酸

高性能バイオプラスチックを合成する水素細菌の分子育種を行うことが本研究の目的である。水素細菌Cupriavidus necatorは糖や脂質のみならずCO2を炭素源として増殖することができるため、CO2から生分解性の高性能バイオプラスチックを生合成することは地球環境汚染を防ぐのみならず、地球温暖化防止にも貢献する。C. necatorはポリヒドロキシアルカン酸（PHA）のポリ-3-ヒドロキシブタン酸 [P(3HB)] を合成する。P(3HB)は不透明かつ硬くて脆い高分子材料であるため、実用的ではない。そこで、透明性と柔軟性を付与するため、乳酸（LA）と3HBユニットの共重合体P(LA-co-3HB)の生合成を行った。野生株のH16株の短鎖長特異的PHA重合酵素遺伝子phbC破壊株やphbCをD-乳酸（D-LA）ユニットをポリマー鎖に取り込むことができるPseudomonas sp. 61-3由来のPHA重合酵素改変体遺伝子phaC1(STQK)で置換した株を宿主に用いて、D-乳酸脱水素酵素（LdhD）、プロピオニルCoA転移酵素（Pct）、そして、PhaC1(STQK)の遺伝子を導入した組換え株を作製した。組換え株をフルクトースやグルコン酸を炭素源として培養した結果、P(LA-co-3HB)を合成した。しかし、LA分率は5 mol%以下であり、透明性を有するためにはLA分率を20から30 mol%まで高める必要がある。そこで、グルコースを資化できるNCIMB 11599株を用いて、3HB-CoA供給量を低下させた遺伝子破壊株を作製した。この株を宿主にして組換え株を作製したところ、グルコースを炭素源として25 mol%のLA分率からなるP(LA-co-3HB)を20 wt%合成した。

Molecular breeding of high performance aquatic bacteria is the goal of this study. Cupriavidus necator is a carbon source, a carbon source, a carbon source C. necator is a complex of PHA and P(3HB). P(3HB) is opaque, hard and brittle. Polymer materials are used in practice. The synthesis of the complex P(LA-co-3HB) with lactic acid (LA) and 3HB was carried out. A PHA relocation-modified variant gene phaC1 (STQK) derived from Pseudomonas sp. 61-3 was introduced into the host plant using a short lock length specific PHA relocation-enzyme vector phbC, phbC, D-lactic acid (D-LA), and PhaC1 (STQK). The composition of the plant was determined by the carbon source and P(LA-co-3HB) synthesis. LA fraction is 5 mol% or less, transparency is 20 mol % or less, LA fraction is 30 mol% or less. NCIMB 11599 strain was used in the production of HB-CoA, and the production of HB-CoA was reduced. The host plant is composed of carbon source, LA fraction, and P(LA-co-3HB).

项目成果

組換えCupriavidus necatorによる乳酸ベースバイオプラスチックの生合成

重组Cupriavidus necator生物合成乳酸基生物塑料

• 发表时间: 2022
• 作者: 板倉真優;岡本沙樹;河原あい;田中賢二;田口精一;松崎弘美
• 通讯作者: 松崎弘美