研究成果の紹介
麹菌により生産した PET（難分解性プラスチック）分解酵素の評価と生産性改善
麹菌により生産した PET（難分解性プラスチック）分解酵素の評価と生産性改善
国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学（学長・塩﨑一裕、奈良県生駒市）の吉田昭介教授（所属：先端科学技術研究科バイオサイエンス領域）と、月桂冠株式会社（社長・大倉治彦、本社・京都市伏見区）総合研究所は共同研究により、1.日本酒などの製造に用いられる麹菌で生産した PET 酵素が、他の細菌との比較で、より分解活性が高いことを明らかにしました。また、2.麹菌の培養条件を検討することによりPET 分解酵素の生産性を向上させました。
【背景】
ペットボトルなどに用いられる PET 樹脂は難分解性プラスチックの一つであり、環境汚染を引き起こす要因となっています。プラスチックを原料まで戻してリサイクルする技術の一つはケミカルリサイクル法であり、廃棄物をほとんど出さずに資源を繰り返し利用できることから、近年では循環経済型リサイクル法として注目を集めています。PET についてはケミカルリサイクル技術が確立されていますが、より環境負荷を低減させる可能性のある PET 分解酵素（以下、PETase）によるリサイクル技術の開発が注目されています。この技術には、安定で高活性な PET 分解酵素が大量に必要となります。
【1. 麹菌で生産したPET 分解酵素の糖鎖付加評価】
これまで、PET 分解酵素の知見・技術をもつ奈良先端大（PETase の性能評価を担当、文献 1)と、麹菌の酵素生産技術をもつ月桂冠（麹菌の育種と PETase 生産を担当）で、2020 年から共同研究を継続してきました。麹菌で PET 分解酵素を生産すると多量の糖鎖が付加されること、そして麹菌の育種によって付加される糖鎖の量を大幅に減らすことで酵素の働きやすさが高められることを明らかにしてきました（文献 2)。そこで今回、糖鎖付加による酵素学的諸性質を検討するために、糖鎖が多量に付加される麹菌で生産した PET 分解酵素と、糖鎖が全く付与されない大腸菌で生産した PET 分解酵素とを比較・検証しました。
その結果、糖鎖が付加されることにより、熱安定性が改善すること、酵素活性が改善することが明らかとなりました。糖鎖付加は、酵素安定性の改善（熱安定性・プロテアーゼ耐性）や、溶解性の改善に寄与することが知られており、今後、酵素活性が改善した要因を明らかにする予定です。
酵素学的諸性質を比較した結果を下図に示します。
【2. 麹菌でのPET 分解酵素（FAST-PETase）生産改善の検討】
これまで、麹菌を育種することにより、FAST-PETase の生産について検討してきました。今回は培養条件、特に培地条件について検討しました。炭素源、窒素源、培養期間などの条件を変えて検討したところ、およそ 3 倍程度、生産性を改善させることができました。
【引用文献・参照URL】
1）Yoshida S. et al., Science (2016), doi: 10.1126/science.aad6359.
2) 月桂冠総合研究所・研究紹介 https://www.gekkeikan.co.jp/RD/bio/bio10/
【学会での発表】
今回の研究成果は、第 76 回日本生物工学会大会（会期 2024 年 9 月 8 日～10 日）で発表しました。
学会名：第 76 回日本生物工学会大会（主催：公益社団法人日本生物工学会）
日時：2024 年 9 月 10 日 16 時 42 分～17 時 06 分（演題 1 と 2 の連続発表時間） 会場：東京工業大学 大岡山キャンパス
演題 1：麹菌 Aspergillus oryzae による PET 分解酵素の発現（１）～培養検討による生産量の最大化～ 発表者：〇伊出健太郎 1､戸所健彦 1､中村莉彩 2､河野恵美 2､佐貫理佳子 2､吉田昭介 2､石田博樹 1（1 月桂冠･総研､2 奈良先端大）（○印は演者）
演題 2：麹菌 Aspergillus oryzae による PET 分解酵素の発現（２） ～糖鎖付加 PETase の機能解析～ 発表者：〇中村莉彩 1､河野恵美 1､佐貫理佳子 1､戸所健彦 2､伊出健太郎 2､石田博樹 2､吉田昭介 1（1 奈良先端大､2 月桂冠･総研）（○印は演者）
【環境微生物学研究室】
研究室紹介ページ：https://bsw3.naist.jp/courses/courses312.html
研究室ホームページ：https://bsw3.naist.jp/ssk-yoshida/
（2024年09月19日掲載）
