人工代謝系構築による微生物ポリエステルの生合成法開発と材料物性評価

通过构建人工代谢系统开发微生物聚酯生物合成方法并评价材料性能

基本信息

批准号：
21H03640
负责人：
柘植丈治
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

微生物が合成するポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は、海中でも分解される生分解性プラスチックとして、その利用に注目が集まっている。微生物が合成するPHAのうち、3-ヒドロキシ-2-メチルブタン酸（3H2MB）を含むポリマーは、融点が高く、結晶化挙動に優れた高性能な生分解性プラスチックとして使用できる。しかし、このポリマーは僅かな量しか合成できないため、本研究では3H2MBを含むポリマーを高収量で生産する方法を確立することを目的とする。昨年度は、α炭素メチル化モノマーである3H2MBの重合能力の高い重合酵素を探索した。データーベース検索から候補となる酵素を探索し、それらを人工合成することで宿主株の中で発現させ、その能力を検証した。その結果、3H2MBの重合活性が既存のものより高い酵素の取得に成功し、3H2MBを含むポリマーの収量を改善することができた。また、これらの重合酵素は、3H2MB以外のα炭素メチル化モノマーについても重合活性を有することを確認した。他方、α炭素メチル化モノマーでβ位にプロピル基側鎖を有する3-ヒドロキシ-2-メチルバレリン酸（3H2MV）についても、αメチル化が熱物性に与える効果について検証した。3-ヒドロキシブタン酸（3HB）と3H2MVからなる共重合体P(3HB-co-3H2MV)を合成し、その熱物性について解析した結果、3H2MVを含むポリマーにおいても高融点および易結晶化の傾向が観察された。これによりα炭素メチル化の効果は、側鎖がかさ高い3H2MVにも共通であることを確認した。

由微生物合成的聚羟基烷酸（PHA）作为即使在海洋中也能分解的生物降解塑料而受到关注。在微生物合成的PHA中，含有3-羟基-2-甲基丁酸(3H2MB)的聚合物具有高熔点和优异的结晶行为，可用作高性能生物降解塑料。然而，这种聚合物只能合成少量，因此本研究的目的是建立一种高产率生产含3H2MB聚合物的方法。去年，我们寻找了一种具有高能力聚合3H2MB（一种α-碳甲基化单体）的聚合酶。他们通过数据库搜索寻找候选酶，人工合成它们，在宿主菌株中表达它们，并验证它们的能力。结果，我们成功获得了比现有酶具有更高3H2MB聚合活性的酶，并且能够提高含有3H2MB的聚合物的产率。还确认了这些聚合酶对3H2MB以外的α-碳甲基化单体具有聚合活性。另一方面，还验证了α-甲基化对3-羟基-2-甲基戊酸（3H2MV）热物理性质的影响，3-羟基-2-甲基戊酸（3H2MV）是一种α-碳甲基化单体，在β位具有丙基侧链。合成由3-羟基丁酸(3HB)和3H2MV组成的共聚物P(3HB-co-3H2MV)并分析其热性能，结果发现含有3H2MV的聚合物也倾向于具有高熔点且易于结晶。观察到。这证实了α-碳甲基化的影响对于具有庞大侧链的3H2MV也是常见的。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Identification of Novel PHA Synthases (PhaCs) with Broad Substrate Specificities

鉴定具有广泛底物特异性的新型 PHA 合成酶 (PhaC)

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
R. Sivashankari; Y. Miyahara; Mizuno; T. Tsuge
通讯作者：
T. Tsuge

Exploring Class I polyhydroxyalkanoate synthases with broad substrate specificity for polymerization of structurally diverse monomer units

探索具有广泛底物特异性的 I 类聚羟基脂肪酸合酶，用于结构不同单体单元的聚合

DOI：
10.3389/fbioe.2023.1114946
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
5.7
作者：
Sivashankari Ramamoorthi M;Mierzati Maierwufu;Miyahara Yuki;Mizuno Shoji;Nomura Christopher T.;Taguchi Seiichi;Abe Hideki;Tsuge Takeharu
通讯作者：
Tsuge Takeharu

Thermal properties of poly(3-hydroxy-2-methylbutyrate-co-3-hydroxybutyrate) copolymers with narrow comonomer-unit compositional distributions

具有窄共聚单体单元组成分布的聚（3-羟基-2-甲基丁酸酯-共-3-羟基丁酸酯）共聚物的热性能