水素を合成する遺伝子の改変でバイオプラスチック原料の増産に成功

2016年07月20日
明治大学

水素を合成する遺伝子の改変でバイオプラスチック原料の増産に成功

ポイント

ラン藻は光合成によって、水素やバイオプラスチックの原料となる有機酸(コハク酸、乳酸)を
生産する。
遺伝子改変で水素の生産を抑制することで、有機酸の生産量を増加させた。
食糧と競合する糖を使わずにコハク酸や乳酸を生産できたため食糧問題に影響を与えず、
さらに温室効果ガス削減に貢献できる可能性もある。

JST 戦略的創造研究推進事業において、明治大学 農学部の小山内 崇 専任講師らは、ラン藻の水素を合成する酵素の改変によって、コハク酸と乳酸の増産に成功しました。
コハク酸や乳酸などの有機酸注1)は、バイオプラスチック(バイオプラ)の原料になります。コハク酸は主に石油から合成されていますが、近年、生物由来のコハク酸「バイオコハク酸」の割合が増加しています。生物由来の有機酸は、糖を用いた微生物の発酵で作られており、糖は食糧とも競合するため、二酸化炭素からの直接生産が望まれています。

本研究グループは、光合成によって直接二酸化炭素を取り込むことができるラン藻(シアノバクテリア)に着目しました。ラン藻は発酵時に水素を生産することが知られています。本研究では、水素を合成する酵素の活性を遺伝子改変によって低下させることで、コハク酸、乳酸の生産量がそれぞれ5倍、13倍に増加することを明らかにしました。
これによって、二酸化炭素をバイオプラ原料に直接変換する新しい方法が見いだされました。このような「光合成によるものづくり」を発展させることで、将来的な環境・エネルギー問題の解決に寄与することが期待されます。
この研究は、明治大学 農学部 飯嶋 寛子 共同研究員により進められ、理化学研究所 平井 優美 チームリーダー、近藤 昭彦 チームリーダー、白井 智量 副チームリーダー、神戸大学 蓮沼 誠久 教授、ポルト大学 タマニーニ 教授らの研究グループと共同で行ったものです。
本研究成果は、米国科学誌「Algal Research」に近く掲載される予定です。

本成果は、以下の事業・開発課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 先端的低炭素化技術開発(ALCA)
研究開発課題名:「転写と時計の改変によるラン藻炭素源供給の量的緩和とコハク酸生産」
研究開発代表者:小山内 崇(明治大学 農学部 農芸化学科 専任講師)
研究開発期間 :平成25年10月~平成31年3月(予定)

JSTは本事業において、温室効果ガスの排出削減を中長期にわたって継続的かつ着実に進めていくために、
ブレークスルーの実現や既存の概念を大転換するような『ゲームチェンジング・テクノロジー』の創出を目指し、
新たな科学的・技術的知見に基づいて温室効果ガス削減に大きな可能性を有する技術を創出するための
研究開発を実施しています。
詳細はこちらの資料をご確認ください。

問い合わせ先

<研究に関すること>
小山内 崇
明治大学 農学部 農芸化学科 専任講師
〒214-8571 神奈川県川崎市東三田1-1-1
Tel:044-934-7103
Fax:044-934-7103
E-mail:tosanai@meiji.ac.jp
<報道担当>
明治大学 経営企画部 広報課
〒101-8301 東京都千代田区神田駿河台1-1
Tel:03-3296-4330
Fax:03-3296-4087
E-mail:koho@mics.meiji.ac.jp

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