プログラム自己破砕細菌による生分解性プラスチックの高度生産・分離プロセスの開発
【研究分野】生物・生体工学
【研究キーワード】
自己破壊菌 / 生分解性プラスチック / ファージ溶菌酵素 / ポリヒドロキシルアルカン酸 / コスト評価 / 自己破碎菌 / 自己破砕細菌 / PHA / 溶菌酵素 / ファージ / 遺伝子組換え体
【研究成果の概要】
ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)を生産する2種類の自己破壊菌を構築し、その発現特性ならびにポリマー生産特性を解析した。ポリヒドロキシルアルカン酸(PHA)生産能力を持つB.megateriumの染色体上にXylプロモーター(キシロース存在下で活性化する)を有するpX vector(グルコースの存在によりXylプロモーターの働きが抑制される)を利用してBacillus amyloliquefaciensに感染するファージの溶菌酵素遺伝子を組み込むことにより、PHA生産能と自己破壊能を兼ね備えた組換え体を得た。この組換え体を用いて回分培養と流加培養によるPHAの生産を試み、Xylプロモーターが誘導される条件に達すると自発的に自己破壊に到ることを確認し、さらに、培養結果の分析から上清中にPHBが生産されることを確認した。また、Ralstonia eutrophaのPHA合成遺伝子ならびにファージの溶菌酵素遺伝子を同一プラスミド上に乗せたPHA合成能を有する自己破壊大腸菌を作製した。この組換え体の培養結果からPHAの菌体内濃度が90%以上に高まった段階で菌体の自己破壊が確認された。これらの結果を踏まえて、プロセス全体にわたる生分解ポリマーの生産コストの評価解析を行い、本研究で提案した生産・分離精製工程統合プロセスにより、価格の低減が可能であることを示した。炭素資源の循環利用、製品の用途、最終消費者のモラルなどまで考慮に入れた総合的な視点に立つと、生分解性プラスチックという考え方が現在のプラスチック製品による環境汚染を完全に解決するとは言いきれないが、少なくとも、その技術的また製品的な代替選択肢の一つになることは間違いないであろう。現在の生分解性プラスチックは生産費用が高く、上記選択肢の候補にするにしてもまだ汎用性が低い。本研究の成果は、この状況に対する技術的な面からの一つのアプローチを示したものである。
【研究代表者】