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，需要在各种聚合物材料中关注复杂的物理特性和功能。到目前为止，由于仪器分析的发展，聚合物结构的细节已经阐明，但是直接分析聚合物材料的微观结构分析有限。另一方面，在生物聚合物中，使用不同底物识别的各种酶通过精确分析产品来提供详细的结构阐明。尤其是今年，将脂肪族尼龙（6个尼龙，66个尼龙等）酶降解，以降解尼尔布（Exo-Type寡聚 - 降解酶）和Nylc（尼龙降解酶）（尼龙降解酶），以及在反应之前和之后进行了对各种启用的启动，并在各种启动之前和之后进行了验证，并在各种工具分析中进行了验证。反应。对于尼龙降解酶的工业使用，必须稳定酶。目前，我们已经获得了来自父酶在36°C的稳定酶，但是我们检查了使用此分析系统时是否存在任何问题。对于热稳定性，使用CD测量装置测量获得的HIS标签酶。以1°C/min的速度将样品从25°C升至95°C，并测量了220 nm时摩尔椭圆度（θ）的变化。以前，使用来自热定性曲线的构造方法获得TM值，但是为了提高准确性，使用科学计算分析程序Igor Pro8的宏文件基于基于热贬值的理论方程式，使用科学计算分析程序Igor Pro8的宏文件计算了热定性温度与热定性之间的焓变。作为对照，对未与His-TAG添加的NYLC-GYAQ突变体的热变性数据进行了类似的分析。结果，His-Taggyaq突变体的热变性温度（TM值）为84°C，比母尼尔克高30°C高30°C，允许在高温下进行酶促反应，尽管His-TAG添加降低了热变性TM值降低了大约1°C，但确定的是，它的使用情况并没有解决。此外，我们试图获得各种在识别单体单元（例如含有含伊卡酸酸的尼龙）的突变酶。

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