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2015年6月27日 (土)

燃費よくバイオプラスチックを高生産する「風船型」微生物工場の開発

2015/6/4
北海道大学プレスリリース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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研究成果の概要
 
 微生物を用いたバイオプラスチック生産
は,次のような変遷を経て進化して
きました。
 
 まず,バイオプラスチック天然生産菌の
培養条件の最適化(第一世代)を経て,
組換え生産系に移行することで
その生産力価を向上させ安定化させて
きました(第二世代)。
 
 さらに,バイオプラスチック生産に
関与する酵素の分子改変(酵素進化工学)
や代謝工学を適用することで
グレードアップしています(第三世代)。
 
 今回のアプローチは,第四世代とも
いうべき新たなバイオプラスチック生産法
となります。
 
 当研究グループでは,すでに乳酸重合
酵素の開発を端緒に,代表的な
バイオプラスチックであるポリ乳酸 1)
あるいは乳酸コポリマー(多元ポリ乳酸と
総称)(図 1)を合成できる大腸菌微生物
工場の開発に成功していました。
 
 本研究では,ゲノムワイドに
トランスポゾン 2)変異を導入した
ところ,バイオプラスチックを高生産する
大腸菌変異株を取得し,
ペプチドグリカン 3)合成に関与する
MtgA(mono-functional peptidoglycan
glycosyltransferase)遺伝子の欠損変異
であることを特定しました。
 
 ペプチドグリカンは細胞壁構築の屋台骨
に相当し細胞の形態形成の中枢を担います
が,本変異は通常の培養条件では見かけ上,
微生物工場の稼働に影響はありません。
 
 しかしながら,細胞内部から
バイオプラスチックが合成され一定以上
蓄積すると,あたかも内圧をかけられた
「風船」のように細胞の膨張現象が
観察されました(図 2,3)。
 
 しかも,炭素源であるグルコースの
消費も促進し,高い対糖収率で
バイオプラスチック合成し,
バイオプラスチックの最終収量は
約 4 割増大しました。
 
 今回の新発見は,微生物を用いた
バイオプラスチック生産の新たな戦略
として「宿主微生物ゲノム改変による
バイオプラスチックの高生産化」と
位置づけることができると考えられます。
 
 ゲノムワイドの本改変アプローチは,
酵素進化工学など他のアプローチと
組み合わせることにより,
さらにバイオプラスチック高生産用微生物
工場のモデルチェンジに大きく寄与すると
期待されます。
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 良さそうですね。
 
 第四世代ともいうべき新たな
バイオプラスチック生産法
 だそうです。
 
>今回開発した燃費の良い「風船型」
>微生物工場は,細胞内蓄積タイプ用の
>物質生産プラットフォームとして汎用性
>があり,物質生産力の強化に大変有効
>です。
 
>今後は,この優良形質を発現する
>メカニズムを,形態形成および糖代謝の
>観点から詳細に解明する予定です。
 
>また,ゲノムワイドな本改変アプローチ
>は,酵素進化工学など他のアプローチ
>との組み合わせにより,
>さらにバイオプラスチック高生産用
>微生物工場のモデルチェンジに
>大きく寄与すると期待されます。
 
 おおいに期待したい。

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