成果報告書詳細
管理番号20110000001440
タイトル平成21年度~平成22年度成果報告書 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発 グリーンフェノール及びこれを原料としたグリーンフェノール樹脂製造に関わる基盤技術開発(2)
公開日2011/12/13
報告書年度2009 - 2010
委託先名グリーンフェノール・高機能フェノール樹脂製造技術研究組合
プロジェクト番号P09010
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約本プロジェクトは、コリネ型細菌を用いた「増殖非依存型バイオプロセス」による混合糖からのグリーンフェノール生成技術の開発を目指し、フェノール高機能生合成系を代謝設計した遺伝子導入株の創製と、これを用いたグリーンフェノールの生成を行った。そして、グリーンフェノール工業生産プロセス確立のための技術的可能性を実証した。
(1)フェノール高機能生合成系を代謝設計した遺伝子導入株の創製: グリーンフェ
ノール生成の鍵となる、フェノール生成能を有する微生物菌株の開発として、フェノール生合成系を代謝設計した遺伝子導入株の創製を行った。
即ち、フェノールに至る多段階代謝系の強化、混合糖利用に必要な複数遺伝子のコリネ型細菌への導入を行った。また、フェノールの生成反応に優れた高機能酵素遺伝子の検索、導入を行い、コリネ型細菌にフェノール生成能を付与した。さらに、副生成物代謝経路、およびフェノール分解系の抑制を通じてフェノール生成が増大することを確認した。
また、混合糖同時利用能を付与し、非可食ソフトバイオマス由来混合糖からのグリーンフェノール生成のための基盤技術を確立した。
(2)フェノール生合成系の中間代謝産物の定性・定量分析法(メタボローム解析)の確立:グリーンフェノール高生産を達成するために、中間代謝産物の定性・定量分析(メタボローム解析)による代謝産物のマテリアルバランスを把握し、代謝改変に反映することが必須である。このため、入手可能なフェノール生合成経路中間体(中央代謝経路、芳香族アミノ酸生合成経路の合計40種類以上)についてLC/MS/MSを利用した定性・定量分析法を確立した。
以上、創製したフェノール生成コリネ型細菌を用いて検討して結果、既報の有機溶媒耐性菌による世界最高値を上回るフェノール生成を達成した。
英文要約(1)Construction of Corynebacterium glutamicum producing phenol by genetic engineering based on metabolic design for highly functional biosynthetic pathway of phenol: For development of a phenol-producing strain, a key step for production of green phenol, a phenol-producing strain of Corynebacterium glutamicum was constructed by genetic engineering based on metabolic design for highly functional biosynthetic pathway of phenol. Multiple metabolic steps for phenol production were enhanced and some genes required for assimilation of mixed sugar were introduced into C. glutamicum. A highly functional gene for production of phenol was screened, selected and introduced into C. glutamicum to obtain phenol -producing strain from mixed sugar. Furthermore, metabolic pathway for byproduct formation and phenol-degrading pathway were suppressed by gene-disruption, and the increased production of phenol was confirmed. Finally, a C. glutamicum strain optimized for producing phenol from mixed sugar, and basic technology for phenol production from non-food soft biomass was constructed.
(2)Qualitative and quantitative analysis of metabolic intermediates of phenol biosynthetic pathway (metabolome analysis): In order to achieve high production of green phenol, material balance of metabolites should be reflected for metabolic engineering. Thus, metabolic intermediates of phenol biosynthetic pathway were qualitatively and quantitatively analyzed by LC/MS/MS.
We succeeded in construction of a phenol-producing C. glutamicum strain and it produced higher amounts of phenol than a previously reported solvent resistant bacterium, a metabolically engineered phenol-producing strain.
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