北大、風船のように膨らむバイオプラスチック生産微生物を開発

2015年6月6日 21:36

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大腸菌細胞内で合成・抽出されたバイオプラスチックを用いて成型されたフィルム
細胞内から抽出したバイオプラスチックは透明性と伸縮性に優れたフィルムに成型できる。(北海道大学の発表資料より)

大腸菌細胞内で合成・抽出されたバイオプラスチックを用いて成型されたフィルム 細胞内から抽出したバイオプラスチックは透明性と伸縮性に優れたフィルムに成型できる。(北海道大学の発表資料より)[写真拡大]

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  • バイオプラスチックを蓄積している野生型大腸菌(A)と「風船型」大腸菌(B)の顕微鏡写真。矢印で示したように風船のように膨らんだ細胞が観察される。(北海道大学の発表資料より)

 北海道大学の田口精一教授らによる研究グループは、バイオプラスチックの内圧によって膨張する「風船」の機能を獲得した大腸菌(微生物工場)を開発することに成功した。

 微生物を用いたバイオプラスチック生産は、培養条件の最適化(第一世代)、組換え生産系への移行(第二世代)、酵素の分子改変や代謝工学の適用(第三世代)を経て進化してきた。

 今回の研究では、従来のバイオプラスチック合成に直接関与する遺伝子改変に留まらず、ゲノムワイドに網羅的なトランスポゾン変異を導入したところ、バイオプラスチックを高生産する大腸菌変異株を複数取得することに成功した、さらに、その中のペプチドグリカン合成に関与するMtgA遺伝子の欠損変異株をターゲットにその詳細を調べたところ、細胞内部からバイオプラスチックが合成され一定以上蓄積すると、あたかも内圧をかけられた「風船」のように細胞が膨張することが分かった。

 また、この「風船型」微生物工場は、バイオプラスチックを合成しない時は野生型微生物工場と全く同じ振る舞いをするが、バイオプラスチック合成に連動してより高い対糖収率(高効率燃費)でバイオ
プラスチック収量が向上する機能も獲得していた。

 今後は、この優良形質を発現するメカニズムを解明し、酵素進化工学など他のアプローチとの組み合わせることで、バイオプラスチック高生産用微生物工場をモデルチェンジできることが期待される。

 なお、この内容は「PLoS ONE」に掲載された。論文タイトルは、「MtgA deletion-triggered cell enlargement of Escherichia coli for enhanced intracellular polyester accumulation」(MtgA 酵素遺伝子欠損によって誘起された大腸菌の大型化はポリエステルの細胞内蓄積量を増大させる)。

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