ラン藻が作るバイオプラスチックの増産に成功

ラン藻が作るバイオプラスチックの増産

に成功

代謝経路を制御する新手法

平成２５年７月１６日

科学技術振興機構（ＪＳＴ）

理化学研究所

詳細は、リンクを参照して下さい。

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ポイント

○ラン藻が作るバイオプラスチックは

　光と二酸化炭素から作られるため

　環境にやさしい。

○転写制御因子ＳｉｇＥによって、

　バイオプラスチックの収量が約２．５倍に

　増加。

○今後、さらなる増産の実現により

　カーボンニュートラルな社会の構築に

　貢献。

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　ＪＳＴ課題達成型基礎研究の一環として、

ＪＳＴさきがけ研究者の小山内 崇

（理化学研究所 環境資源科学研究センター

　客員研究員）らは、代謝経路を制御する

ことで光合成微生物のラン藻が作る

バイオプラスチック注１）の増産に成功

しました。

　代表的なバイオプラスチックである

ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）は、

工業規模の生産も行われており、環境面

から広範な使用が望まれます。

　しかし、糖や油脂を原料としており、

生産コストの面だけでなく、エネルギー供給

や資源の枯渇、糖類の価格変動など多くの

問題を抱えています。

　一方、ラン藻は光と二酸化炭素だけを

材料に、ＰＨＡの一種である

ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）注２）を

生産する光合成微生物として知られており、

これらの問題を解決できる可能性が

あります。

　しかし、その収量は現在生産に利用

されているほかの微生物に比べて１桁以上

低く、増産の鍵となるラン藻の

ＰＨＢ合成遺伝子の転写制御注３）機構は

多くが謎に包まれており、その解明が

望まれていました。

　今回小山内研究者らは、微生物内で炭素

の貯蔵源であるグリコーゲン分解に関与

する炭素代謝の制御因子である「ＳｉｇＥ」

に着目しました。

　過去の解析から、ＳｉｇＥが

ＰＨＢ生合成遺伝子の転写を制御する

可能性を見出し、遺伝子改変により

ラン藻細胞内でＳｉｇＥのたんぱく質量を

増やしました。

　その結果、ＰＨＢ生合成遺伝子の転写量

やたんぱく質量が増加し、ＰＨＢ量は

約２．５倍増加し、ＳｉｇＥがＰＨＢの

合成を制御することが分かりました。

　また、ＳｉｇＥたんぱく質の増加によって

糖リン酸やクエン酸など、ＰＨＢ生合成経路

以外の炭素化合物が増えることも分かり、

今後はこれらの副次経路の代謝産物を減少

させることで、ＰＨＢのさらなる増産が

期待できます。

　本成果によって、ＰＨＢ生合成遺伝子の

転写制御機構の解明が、ＰＨＢ生産の

高収率化につながることが明らかに

なりました。

　また、従来の代謝工学では、代謝酵素

レベルの改変に主眼を置いていますが、

「転写制御因子を利用した代謝改変」

という新たな代謝工学の手法を提案する

ことができました。

　今後、ＰＨＢの収量をさらに上げて、

光と二酸化炭素を利用した

バイオプラスチック生産の技術基盤を提供

し、カーボンニュートラルな社会の構築に

貢献することが期待されます。

　本研究は、理化学研究所の平井 優美

チームリーダーおよび斉藤 和季

グループディレクターと行ったもので、

本研究成果は、２０１３年７月１６日発行

の科学誌「ＤＮＡ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ」に

掲載されます。

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　良いですね。

　環境にやさしいバイオプラスチック

　まだ工業化までには時間がかかりそう

ですが、期待したい。