立体選択的な微生物反応をもちいたリグニンからのキラルなポリマー原料の創生

利用立体选择性微生物反应从木质素制备手性聚合物原料

• 批准号: 22K05772
• 负责人: 鈴木 悠造
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05772/
• 关键词: リグニン; 低分子フェノール類; 微生物代謝; ポリマー原料; キラル; S体3-カルボキシムコノラクトン; 微生物; 3-カルボキシムコノラクトン

本研究では、リグニン由来の新しいポリマー原料を創出するために、微生物によるリグニンの分解過程で中間代謝物として生成するキラル化合物「3-カルボキシムコノラクトン」に着目した。本研究の目的は、Neurospora crassa N150株由来の立体選択的なカルボキシムコン酸ラクトン化酵素を利用して、バニリンやp-クマル酸等のリグニン由来低分子フェノール類から、3-カルボキシムコノラクトン（S体とR体）の2種類の光学活性体を単一化合物として生産する技術を開発することである。令和4年度は、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産系を構築した。Neurospora crassa N150株由来のカルボキシムコン酸ラクトン化酵素遺伝子に加えて、Sphingobium sp. SYK-6株やPseudomonas putida KT2440株由来の種々の変換酵素遺伝子をクローニングすることで、リグニン由来低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産するためのプラスミドを作製した。作製したプラスミドをS体3-カルボキシムコノラクトンの代謝機能をもたないPseudomonas putida PpY1100株に導入することで、S体3-カルボキシムコノラクトンの生産株を育種した。育種した生産株を用いて、バニリンおよびp-クマル酸の標品を原料とした生産試験を実施し、S体3-カルボキシムコノラクトンが効率良く生産できる培養条件を検討した。検討の結果、90%以上のモル収率でS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できる培養条件を確立した。さらに、アルカリ処理を施したタケ材由来抽出物を原料とした生産試験を実施し、多糖由来成分等の様々な夾雑物が含まれる複合系においても、抽出物中に含まれる低分子フェノール類からS体3-カルボキシムコノラクトンを生産できることを明らかにした。

在这项研究中，我们专注于手性化合物“ 3-羧基苯甲酸”，该化合物在微生物木质素分解过程中作为中间代谢产物产生，以创建源自木质素的新聚合物材料。这项研究的目的是开发一种技术，以产生两种类型的光学活性形式，即三羧酸连甲醇（S形和R形）作为一种化合物，从木质素衍生的小分子酚类（如香脂蛋白和P-甲酸）中，使用刻有性的羧酸酯甲酸乳酸胶质烯丙基lact酮Enzymes crass ccrass crassa crassa crassa crassa ccrass crass neurose。在2022年，我们建立了一种用于S型3-羧基甲醇的生产系统。除了来自Neurospora crassa菌株N150的羧酸酯酸酯酶基因外，还来自Sphingobium sp的各种转化酶基因。将Syk-6菌株和假单胞菌putida KT2440菌株克隆，以产生一种质粒，用于从木质素产生的小分子酚类产生S型3-羧酰酮。将制备的质粒引入了pseudomonas putida ppy1100中，该质子ppy1100没有代谢功能的S型3-羧基甲醇，以繁殖产生S型S型3-羧基甲醇的菌株。使用育种生产菌株，检查了使用香草蛋白和p-美甘酸制剂作为原材料进行生产测试，并检查了有效生产S形式3-羧基二甲醇的培养条件。由于研究的结果，建立了培养条件，以允许在90％或更高的摩尔产率中生产S形式3-羧基烯醇酮。此外，使用碱处理的竹提取物作为原材料进行生产测试，并揭示了S-CROM 3-羧基蛋白胶质激素可以由提取物中包含的低分子量苯酚甚至在包含多种污染物（例如多糖衍生成分）的复杂系统中所包含的低分子量苯酚产生。

项目成果

タケに含まれる未利用成分を微生物の力でポリマー原料に変換

利用微生物的力量将竹子中未使用的成分转化为聚合物原材料

ヒドロキシケイ皮酸に着目したイネ科バイオマスの利活用：酵素糖化性の検証と微生物代謝によるポリマー原料生産系の開発

以羟基肉桂酸为中心的禾本科生物质的利用：酶法糖化的验证和利用微生物代谢的聚合物原料生产系统的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木悠造;大塚祐一郎;荒木拓馬;上村直史;政井英司;中村雅哉
• 通讯作者: 中村雅哉