Microbial synthesis of biodegradable plastics from synthetic plastics

由合成塑料微生物合成可生物降解塑料

• 批准号: 22KJ1260
• 负责人: 蜂須賀 真一
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Hokkaido University (2023)Tokyo Institute of Technology (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1260/
• 关键词: リサイクル; プラスチック; ポリエチレンテレフタレート（PET）; ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）; 細菌

いわゆる合成プラスチックの大量生産・使用が様々な環境問題の原因となっており、特に使用後に適切な処理を経ずに環境中に流出することで引き起こされる海洋汚染については、近年世界的に問題視されている。こういった海洋汚染などの環境問題に対して、(A)合成プラスチックの環境に優しいリサイクル方法の開発や(B)代替材料となり得る生分解性プラスチックの開発に関する研究などが進められている。そこで本研究では、上記(A)と(B)の両面から同時に環境問題を解決することを目指し、合成プラスチックの1つであるPoly(ethylene terephthalate) (PET)を原料として、生分解性プラスチックの1つであるpoly(hydroxyalkanoate) (PHA)を合成することを目的とした。また、研究対象とする細菌が持つPHA分解酵素PHA depolymerase (PhaZ)の機能解析にも取り組むことで、プラスチックの生分解についての理解を深めることも当初の目的としていた。まず、本研究申請時に使用予定だった細菌について変更を余儀なくされたため、別の細菌を用いた新しいPETリサイクルを構築することにした。その細菌における遺伝子組換え系を確立し、前述のPETリサイクルのために必要と考えていた遺伝子群の導入に成功した。作製した遺伝子組換え株の解析を進めた結果、さらに別の遺伝子が必要と予測されたため、現在新たな遺伝子組換え株の作製を進めている。目的株が得られたら、実際に培養してPHA生産についての解析を行いながら効率化を図る。一方本菌におけるPhaZは、その機能解析が既に進められていたため、さらに別の研究対象を模索した。海洋サンプルからPHA分解細菌を単離したところ、これまで見つかっていなかった種類の海洋性PHA分解細菌が発見されたため、今後詳細な解析を進めていく予定である。

所谓合成塑料的大量生产和使用是造成各种环境问题的原因，近年来，由于使用后未经适当处理而释放到环境中而造成的海洋污染已成为世界性问题。针对海洋污染等环境问题，目前正在研究（A）开发合成塑料的环保回收方法以及（B）开发可作为替代材料的生物降解塑料。因此，在本研究中，我们旨在同时解决上述（A）和（B）的环境问题，并以合成塑料的一种聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为原料开发可生物降解的塑料。目的是合成其中之一，聚（羟基链烷酸酯）（PHA）。此外，我们最初的目标是通过对 PHA 解聚酶 (PhaZ) 进行功能分析来加深我们对塑料生物降解的理解，PHA 解聚酶 (PhaZ) 是我们正在研究的细菌所拥有的。首先，我们在申请这项研究时被迫改变了计划使用的细菌，因此我们决定使用不同的细菌构建一个新的 PET 回收系统。我们在该细菌中建立了基因重组系统，并成功引入了上述PET回收所必需的基因。对他们创造的转基因菌株进行进一步分析的结果是，预测需要另一个基因，因此他们目前正在创造一种新的转基因菌株。一旦获得目标菌株，我们将对其进行实际培养并分析PHA产量以提高效率。另一方面，由于该细菌中 PhaZ 的功能分析已经在进行中，我们寻找另一个研究目标。当我们从海洋样品中分离PHA降解菌时，我们发现了一类以前没有发现的海洋PHA降解菌，我们计划在未来进行详细分析。