Laboratory of Microbial Metabolic Engineering
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未利用木質資源リグニンの有効利用-Laboratory of Microbial Metabolic Engineering-

政井研ニュース
2022/04/14
政井教授が本学フェローの称号を授与されました。本称号は専門分野において極めて高い業績を有し、かつ、先導的な役割を担う教員に対して授与され、教員の研究活動を支援・推進することを目的としています。
本学フェローの称号授与のニュースページ
2022/04/01
上村助教が准教授に就任しました!!微生物代謝工学研究室はこれまでどおり政井・上村グループ体制をとり、今後ますます微生物の代謝能力を活用したリグニンの有効利用研究を推進していきます!!
また、本学の学部・大学院改組により生物機能工学課程・専攻と物質材料工学課程・専攻が統合された物質生物工学分野が始まりました。そちらのホームページでも研究概要を掲載しておりますので是非ご覧ください。


2022/03/11
M2とB4の追いコンを開催しました!!4月から新しいスタート!皆様のご活躍を研究室一同楽しみにしております。近くに来られる際は是非研究室に顔を出してください。研究室はいつでも歓迎します!!


2022/02/28
課題研究発表会が開催され、学部4年の山﨑がSphingobium sp. SYK-6株の外膜トランスポーターの探索について研究発表をしました。 40を超える大量の遺伝子破壊株の構築と膨大な生育能の解析結果はとても迫力がありました!
2022/02/17,18
修士論文審査会が開催され、修士2年の加藤、川添、白濱、竹内、棚谷が、Sphingobium sp. SYK-6株の代謝系および転写制御システムの解明、バクテリアセンサーの開発、Pseudomonas sp. NGC7株の酵素機能の解明について研究発表をしました。 2年間の修士課程での研究成果はとても充実した内容であり、後輩たちに良い刺激となりました!
2022/02/10
実務訓練報告会が開催され、産総研、KEK、森林総研での訓練内容を学部4年の大川、鈴木、藤田が発表しました。 実務訓練での経験を修士での研究に活かしていきましょう!
2022/02/09
coniferaldehyde等の4-hydroxycinnamaldehyde類の側鎖Cα-Cβ間の二重結合を還元する酵素(DBR)を細菌のゲノムデータベースから見つけ出し、アミノ酸置換により酵素活性が向上した変異体を作出しました。また、DBRの立体構造解析により基質ポケットの特徴を明らかにし触媒メカニズムに関する知見を得ました。植物でDBRを発現させることでリグニンの生合成経路を改変して細胞壁強度を低下させ、多糖回収のエネルギー効率を向上できる新しい植物バイオマスを作出できると期待されます。


2022/01/21
修士課程の中間審査会が開催され、修士1年の碇、遠藤、平野、矢野が発表しました。 修士課程の折り返し地点、就職活動が本格化する前にこれまでの研究成果をまとめる良い区切りとなりました!
2021/11/19
細菌の外膜輸送に関わる内膜局在性Ton複合体がSphingobium sp. SYK-6株において様々なリグニン由来化合物の輸送に関わることを見出し、またTon複合体のホモログが外膜の構造安定化に関わることを明らかにしました。これらの研究成果に関する論文がScientific Reports誌に掲載されました。下のSEM写真はTonホモログ遺伝子破壊株において外膜が不安定化し、矢印で示す膜小胞が形成されやすくなった様子です。



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↑Link先にイベント写真を載せてあります↑
Sphingobium sp. SYK-6のリグニン代謝系遺伝子群の解明
 樹木の細胞壁成分の約15-30%を占めるリグニンは、地球上で最も多量に存在する芳香族資源ですが、構造が非常に複雑で分解され難く、有効な利用法がありません。木質バイオマス中のセルロースおよびヘミセルロースからの燃料用エタノール生産プロセスにおいて、リグニンは、燃焼によるエネルギー回収に利用されることが見込まれています。しかし莫大な量が存在する芳香族高分子のリグニンからは有用なケミカルスが多量に得られる可能性があり、具体的なリグニンの有用物質変換法の確立が期待されています。
 私たちは、リグニン中に存在するさまざまな種類の分子間結合をもつ二量体芳香族化合物を分解することができるバクテリアSphingobium sp. SYK-6株のリグニン代謝系を利用して、リグニンを有用物質に変換するバイオプロセスを構築するとともに、バイオエタノール生産に好適なリグニンを持つ植物を創出することを目指しています。これらの実現に向けて、SYK-6株の多様なリグニン由来芳香族化合物代謝酵素・基質取り込み系遺伝子の機能と代謝系遺伝子の発現制御機構を解析して、バクテリアによるリグニン由来芳香族化合物代謝の全貌を明らかにしたいと考えています。
LigAB 3D microarray genome

リグニンからの有用物質生産
 森林総合研究所との共同研究により、SYK-6株によるリグニン由来化合物の代謝過程で生じる2-ピロン-4,6-ジカルボン酸 (PDC)が、優れた生分解性・高機能性有機材料の原料化合物となることが見いだされました。これまでにPDCの2つのカルボキシル基を利用して、PDCを骨格とした新規のポリアミド、ポリウレタン、ポリエステルが合成されています。現在、PDCを経由したリグニンの有効利用法を確立するために、SYK-6株などが有するリグニン代謝系遺伝子を利用したPDC生産バイオリアクターの開発を進めています。
 また、弘前大学との共同研究で、Pseudomonas sp. NGC7株を宿主としたリグニン由来化合物からのcis,cis-ムコン酸等の発酵生産システムの開発を進めています。cis,cis-ムコン酸は、ナイロンの原料となるアジピン酸やPETボトルに使われるテレフタル酸といった多様な化学工業原料に化学変換可能な基幹化合物です。

2-pyron-4,6-dicarboxylic acid生産

微生物代謝を活用したリグニンからのポリマー原料生産

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