Industrial application of nylon-degrading enzymes

尼龙降解酶的工业应用

基本信息

批准号：
19K05171
负责人：
根来誠司
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05171/
关键词：
ナイロン分解酵素バイオナイロン環境負荷Ｘ線結晶構造解析リサイクルポリアミド再資源化耐熱性酵素プラスチック分解ナイロンプラスチック酵素分解立体構造熱安定性結晶構造解析タンパク質工学代謝工学６-アミノヘキサン酸

项目摘要

近年、各種ポリマー材料について、着目する物性や機能の高度化が求められている。これまで、機器分析の高度化により、ポリマー構造の詳細が解明されつつあるが、高分子素材の直接分析では、微細構造の解析に限界がある。一方、生体高分子では、基質認識が異なる種々の酵素を用いて、その生成物の精密分析から詳細な構造解明が実現している。本年度は、特に、NylB（エキソ型オリゴマー分解酵素）とNylC（ナイロン分解酵素）について、脂肪族ナイロン（６ナイロン、６６ナイロン等）を酵素分解させ、反応前後の変化を、各種機器分析で検討し、本法の原理検証を行うとともに、反応に適切な酵素の選抜を行った。ナイロン分解酵素の工業的利用のためには、酵素の安定化が必要である。現在、親型酵素から36℃安定な酵素を取得しているが、本分析システムにて利用する上で、問題がないかを検討した。熱安定性については、取得したHis-tag化酵素をCD測定装置を用いて測定した。測定試料を1℃/分の速度で25℃から95℃まで上昇させ、220nmにおけるモル楕円率（θ）の変化を測定した。従来は、Tm値は熱変性曲線から作図法で求めていたが、精度を高めるため、科学計算解析プログラムIgor Pro8のマクロファイルを用いて、熱変性理論式に基づいて、熱変性温度と熱変性のエンタルピー変化を算出した。対照として、His-tagが付加されていないNylC-GYAQ変異体の熱変性データについても、同様の解析を実施した。その結果His-tagGYAQ変異体の熱変性温度（Tm値）は８４℃であり、親型NylCよりも３０℃高く、高温での酵素反応の実施が可能であること、His-tag付加により熱変性Tm値が約１℃低下するが、実用上は問題がないと判断した。さらに、イタコン酸含有ナイロンなど、モノマーユニットの認識が異なる種々の変異酵素の取得を試みた。

近年来，需要各种聚合物材料更专注于物理性能和功能。到目前为止，由于先进的设备分析，聚合物结构的细节正在阐明，但是在对聚合物材料的直接分析中，对细胞结构的分析受到限制。另一方面，在生物聚合物的情况下，通过使用具有不同底物识别的各种酶对产品的精确分析来实现对产品的详细阐明。今年，尤其是对于NYLB（EXISO寡聚物降解酶）和尼尔克（尼龙 - 降解酶），溶解脂肪族尼龙（6尼龙，66个尼龙等），以及在反应之前和之后由各种装置的变化检查。除了验证该定律的原理外，还选择了适合反应的酶。对于尼龙降解酶的工业使用，有必要稳定酶。目前，已经获得了来自父型酶的36°C稳定的酶，但是我们已经检查了该分析系统中是否存在任何问题。为了进行热稳定性，使用CD测量设备测量了获得的HIS标签酶。测量样品以1°C/min的速度从25°C增加到95°C，并测量了220 nm时摩尔椭圆率（θ）的变化。过去，TM值是通过热转化曲线的草稿方法计算的，但是为了使用科学计算分析程序Igor Pro8，基于热变化理论公式的准确性，热变化和热变化娱乐变化。形成鲜明对比的是，对NYLC-GYAQ突变体的热量数据进行了相同的分析，该数据尚未添加His-TAG。结果，His-Taggyaq突变体的热量温度（TM值）为84°C，比尼尔克的母体高30°C高30°C，并且可以在高温下实现酶反应，并进行热量。 - 添加了TM值，却添加了约1°C，但判断在实际使用中没有问题。此外，我们试图获取各种种类的单体单元，例如含有依龙酸的尼龙。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

オークリッジ国立研究所(米国)

橡树岭国家实验室（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Enzymatic hydrolysis of itaconate-derived nylons and isolation of a new bacterium degrading its monomer component

衣康酸衍生尼龙的酶水解和降解其单体成分的新细菌的分离

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko Furuno;Risa Yokoyama;Kaito Miyazaki;Tatsuo Kaneko;Seiji Negoro;Dai-ichiro Kato
通讯作者：
Dai-ichiro Kato

Structural and functional characterization of nylon hydrolases

尼龙水解酶的结构和功能表征

DOI：
10.1016/bs.mie.2020.11.004
发表时间：
2021
期刊：
Methods in Enzymology
影响因子：
0
作者：
Seiji Negoro;Dai-ichiro Kato;Taku Ohki;Kengo Yasuhira;Katsumasa Kamiya4;Yasuteru Shigeta;Yasuyuki Kawashima;Keisuke Nagai;Masahiro Takeo;Naoki Shibata,
通讯作者：
Naoki Shibata,

Efficient nylon hydrolytic method using nylon hydrolase in combination with chemical pretreatment

使用尼龙水解酶结合化学预处理的高效尼龙水解方法