Laboratory of Microbial Metabolic Engineering
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    2023/08/05
    オープンキャンパスが開催され、微生物代謝工学研究室では公開研究室を実施しました。40名ほどの高専生、高校生、保護者の方々に訪問いただき、【研究紹介】脱炭素×微生物を学ぼう、【実験動画】微生物増殖&微生物センサーの観察、【実験体験】微生物の物質分解能力を体験しようの3本だてテーマを体験されました。


    2023/08/01
    リグニン由来芳香族化合物のモデル分解菌であるSphingobium sp. SYK-6株のゲノムから、リグニン代謝に重要な遺伝子を網羅的に解析した論文がCell Reports誌に掲載されました。 本論文では、SYK-6を対象にRB-TnSEQというバーコードを付与したトランスポゾンをランダムにゲノムに挿入して遺伝子破壊株のライブラリーを作製する手法を用い、5-5 (biphenyl)、β-O-4、β-1の代謝に重要な遺伝子を再確認・新発見しました。本研究は、米国再生可能エネルギー研究所等との共同研究により実施されました。


    2023/07/22
    新潟大学で開催された第63回新潟生化学懇話会に参加し、加藤、川添、鈴木、水出がリグニン由来芳香族化合物代謝系の解明やバクテリアセンサーの開発についてポスター発表をしました。

    2023/07/13
    【プレスリリース】
    弘前大学(園木和典 准教授、樋口雄大 助教ら)、帯広畜産大学等との共同研究により、リグニンから耐熱性芳香族ポリマーを合成することに成功し、弘前大学・帯広畜産大学と共同でプレスリリースを行いました。
    リグニンの化学分解→芳香族モノマーへのバイオ生産→芳香族ポリマー合成の流れを異分野連携により展開し、リグニンから耐熱性ポリマーを合成することが可能なことを初めて実証しました。 本研究成果は、Bioresource Technology誌に掲載されています。


    2023/06/8~9
    岡山理科大学で開催された環境バイオテクノロジー学会2023年度大会に参加し、加藤、川添、大川がリグニン由来芳香族化合物代謝系の解明についてポスター発表をしました。大川が優秀ポスター賞を受賞しました!発表タイトルは「Vanillate O-demethylase遺伝子の転写制御システムに関する新発見」です。


    2023/05/15
    博士課程学生・加藤諒さんが筆頭著者の論文がApplied and Environmental Microbiology(AEM)誌に掲載されました!本論文では、Sphingobium sp. SYK-6株におけるβ-1型二量体代謝系の解明に取り組んだものです。4つの立体異性体を持つβ-1型二量体のうち、threo型の化合物が複数のalcohol dehydrogenaseによりCα位ヒドロキシ基の酸化反応と還元反応を受けて立体構造が反転し、erythro型の化合物に変換されることを発見し、β-1型二量体の代謝系の全容を明らかにしました。β-1型二量体の代謝研究は、微生物代謝工学研究室が開設された当初から取り組んできたテーマであり、多くの修了生が本研究に携わってきました。


    2023/03/30
    上村先生がArmando博士らと共著で執筆したThe Plant JournalのReviewがTop Downloaded Articleになりました!本Reviewでは、Caffeoylquinic acidというリグニンモノマーの生合成経路で登場する化合物の化学、生合成、食品成分、分析についてをまとめたものです。


    2023/03/28
    第2回リグニン学会の特別セミナーが「リグニンの分解」をテーマに開催され、政井先生が「Biological funnelingの基盤となるバクテアのリグニン由来芳⾹族化合物代謝系」の題目で講演しました。



    2023/03/16
    日本農芸化学会2023年度大会にて、上村先生、加藤、大川、鈴木が研究発表をしました。



    2023/01/24
    Sphingobium sp. SYK-6株が有するβ-1型二量体の脱ホルミル化酵素(LdpA)について遺伝子及び酵素機能並びに立体構造解析に基づき触媒メカニズムを明らかにしました。本酵素は、約30年前にその存在が示されたものの実体が不明であった酵素であり、ついに解明に至りました。LdpAは、補酵素非依存的にerythro型のβ-1型二量体を変換します。本研究は、米国再生可能エネルギー研究所等との共同研究により実施されました。本成果は、Proc Natl Acad Sci USA(PNAS)誌に掲載されました。




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    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、地球上で最も豊富に存在する芳香族資源ですが、構造が非常に複雑であり未だに有効な利用法がありません。現在、脱炭素社会の形成に向けて、莫大な量のリグニンを石油の代わりの資源として利用することが期待されています。私たちは、リグニン分解バクテリアの代謝能力を活用し、リグニンからプラスチック・ポリマー原料を生産する技術等の開発に取り組んでいます。
     私たちが解析を進めているバクテリアSphingobium sp. SYK-6株は、リグニンに由来する様々な二量体および単量体の芳香族化合物を分解できる特殊な能力をもちます。SYK-6株のリグニン代謝経路、細胞内への基質輸送、分解酵素・遺伝子、遺伝子発現制御といった代謝システムを解明し、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。また、得られた知見を基にリグニンを有用物質に変換するバイオプロセスの構築を進めています。さらに、リグニン系化合物の分解酵素を活用し、加工性に優れバイオ燃料を効率よく生産できる改変リグニンを持つ植物を創出することにも取り組んでいます。
    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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