共同発表：微生物に糖を目的別に使い分けさせる新技術でポリマー原料の生産性向上に成功 - 科学技術振興機構

食料生産と競合しないリグノセルロース系バイオマスは、主にグルコースとキシロースからできています（図１）。このグルコースをモノづくりに、キシロースは微生物の増殖に使えるような代謝デザインを施した大腸菌を構築しました。

通常の微生物では、図２に示すように、取り込まれたグルコースとキシロースは同じ１つの代謝系で代謝され、目的物質を生産するとともに微生物が生きるために使われます。微生物はこの取り込んだ糖類を自分が生きるためのエネルギー生産や構成要素の合成、維持に使ってしまうため、目的生産物の生産量は低下します。

そこで本研究では、ＰＭＰＥという新しい技術を開発しました。図３に示す通り、微生物の代謝を分けてそれぞれ独立させることにより、グルコースは全て目的物質の生産に、キシロースは微生物の生育、維持のために使われます。グルコースは生育、維持のためには一切使われないため、収率を大きく向上させることができます。

本研究では、改変した大腸菌にムコン酸生産経路を導入し、グルコースとキシロースからムコン酸生産を行いました。最終的にムコン酸を４．２６ｇ／Ｌ生産することに成功し、その収率（理論上の最大収量に対する実収量）は０．３１ｇ／ｇ－ｇｌｕｃｏｓｅとなりました（図４）。この収率は世界最高値であり、本技術が有効であることを示しています。

さらに、ＰＭＰＥ技術をムコン酸以外の目的生産物への応用を検討しました。その結果、芳香族化合物であり必須アミノ酸でもあるフェニルアラニンや、食品や医薬品の添加剤として用いられる１，２－プロパンジオールの生産性を向上することに成功しました。これらの結果は、ＰＭＰＥ技術がさまざまな物質の生産性・収率の向上に有効である、汎用性の高い技術であることを示しています。

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January 15, 2020 at 07:49AM
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