長主鎖モノマーユニットを有する新規ポリヒドロキシアルカン酸の微生物生産

具有长主链单体单元的新型聚羟基烷酸的微生物生产

基本信息

批准号：
23760757
负责人：
山田美和
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、優れた生体適合性を有する微生物由来のバイオプラスチック、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の生体医療材料としての応用に注目している。これまでの報告から、主鎖の炭素数が長い(長主鎖)モノマーユニットを持つPHAは、酵素分解性が向上し、生体適合性が向上することが期待できるが、微生物合成された例は限られていた。そこで、今年度は、PHA生産菌Ralstonia eutrophaをプラットフォームとした長主鎖モノマー含有PHA合成系の構築を行った。R.eutropha H16株をSodium 5-hydraxyvarelateおよびω-pentadecalactone(ω-PDL)を炭素源としてポリマー蓄積を行った結果、poly[(R)-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxypropionate-co-5-hydroxyvalerate][P(3HB-co-3HP-co-5HV)]が合成された。本結果から、R.eutrophaが、5HVNa、ω-PDLからモノマーである5-hydroxyvaleryl-coenzyme A(5HV-CoA)を供給可能な代謝経路を保持しているということが示された。また、細胞内でモノマーを重合する役割を持つPHA重合酵素の基質特異性は、5HV含率を向上させるために重要である。そこで、基質特異性の異なるPHA重合酵素の中から最も5HV含率の高いPHAを合成可能なPHA重合酵素を選定した。本条件において炭素源の添加濃度を調節し、5HV分率が、5から32mol%まで変化したPHAを合成することに成功した。得られた名組成のP(3HB-co-3HP-co-5HV)の熱的性質を測定した結果、結晶性が低いポリマーであることが示唆された。酵素分解実験の結果、poly(3-hydroxybutyrate)[P(3HB)]、poly(3-hydroxypropionate)[P(3HP)]はlipaseによって分解されなかったのに対し、P(3HB-co-3HP-co-5HV)およびP(5HV)まlipase分解性を示した。本結果は、予想した通り、5HVユニットがlipase分解性に貢献していることを示唆している。細胞毒性試験の結果、本研究で合成されたP(3HB-co-3HP-co-5HV)は、生体適合性の高いP(3HB)と同等の組胞生存率を示した。以上より、lipase分解性および高い生体適合性を有する新規構造のPHAを合成できたといえる。

这项研究的重点是将源自微生物的生物塑料作为生物医学材料作为生物医学材料的生物塑料的应用。先前的报道表明，在主链中具有较长的碳数（长链）单体单元的PHA可以提高酶促降解和生物相容性，但进行微生物合成的情况有限。因此，今年，我们构建了一个PHA合成系统，该系统包含长长的主链单体使用PHA产生的细菌Ralstonia fulstonia fulstonia fultropha作为一个平台。使用5-羟基合理和ω-Pentadecalactone（ω-PDL）作为碳源合成的二羟基环酮（ω-PDL）的多含氧化菌H16菌株的多收益。 poly [（R）-3-羟基丁酸-CO-CO-3-羟基丙酸-CO-5-羟基估算] [P（3HB-CO-CO-3HP-CO-5HV）]。结果表明，欧特罗氏菌保留了能够从5HVNA，ω-PDL提供单体5-羟基蓝酶A（5HV-COA）的代谢途径。此外，具有聚合单体在细胞中具有作用的PHA聚合酶的底物特异性对于改善5HV含量很重要。因此，我们选择了一种PHA聚合酶，该聚合酶可以从具有不同底物特异性的PHA聚合酶中合成最高5HV含量的PHA。在这些条件下，调整了添加的碳源的浓度，并成功合成了5hv级分5至32 mol％的PHA。获得的名义组成P（3HB-CO-CO-3HP-CO-5HV）的热性能表明它是一个具有低结晶度的聚合物。酶促降解实验表明，脂肪酶不会降解聚（3-羟基丁酸）[P（3Hb）]和聚（3-羟基丙酸）[P（3HP）]，而P（3HB-CO-CO-CO-CO-CO-CO-CO-CO-5HV）和P（3HB-CO-CO-CO-5HV）和P（5HV）均未降解。结果表明，正如预期的那样，5HV单元有助于脂肪酶降解性。细胞毒性测试表明，在这项研究中合成的P（3HB-CO-3HP-CO-5HV）显示出与高度生物相容性P（3HB）相似的阳离子存活率。从上面可以说，具有脂肪酶降解性和高生物相容性的新型PHA结构可以合成。