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» 2018年07月27日 07時00分 公開

研究開発の最前線:人工細胞で糖からイソプレンを合成する技術「自然界では不可能な驚異的レベル」

横浜ゴムは、理化学研究所、日本ゼオンとの共同研究により、バイオマス(生物資源)から効率的にイソプレンを生成できる「世界初」(横浜ゴム)の新技術を開発した。

[朴尚洙,MONOist]

 横浜ゴムは2018年7月26日、理化学研究所(以下、理研)、日本ゼオンとの共同研究により、バイオマス(生物資源)から効率的にイソプレンを生成できる「世界初」(横浜ゴム)の新技術を開発したと発表した。

 3者は2013年から共同研究を進めており、2015年にコンピュータで微生物の代謝経路をゲノムスケールで設計する「in silico代謝設計技術」を用いて人工経路を設計し、イソプレンの新規合成法を発見している※)

※)関連記事:合成天然ゴムをバイオマスから作る、細胞設計技術で2020年代前半に実用化

 今回の新技術はこれを進化させたもので、新しい人工経路の構築と高活性酵素の作成により、優れたイソプレン生成能を持つ細胞を創製。この細胞内(in vivo)で出発原料であるバイオマス(糖)からイソプレン生成までを一貫して行うことに成功した。さらに、生成したイソプレンの重合によるポリイソプレンゴムの合成も実現した。研究に当たっては、理研・環境資源科学研究センター(CSRS)が保有する細胞設計技術、植物科学技術を活用している。

イソプレンの細胞内生産の様子 イソプレンの細胞内生産の様子(クリックで拡大) 出典:横浜ゴム
新技術で生成したイソプレンを重合したポリイソプレンゴム 新技術で生成したイソプレンを重合したポリイソプレンゴム(クリックで拡大) 出典:横浜ゴム

 自然界において、イソプレンはメバロン酸(糖から生成した中間物質)から5段階の反応を経て生成することが知られている。今回構築した新しい人工経路は、メバロン酸からイソプレン生成までを2段階で行える。さらに高活性酵素は、「自然界の酵素では不可能なレベルの驚異的なイソプレン生成能を持つ」(横浜ゴム)という。これらを、本来はイソプレン生成能を持たない大腸菌に導入してイソプレン生成能を持たせることにより、効率的なイソプレン生成を人工的に行えるようになる。

 イソプレンは、自動車タイヤに用いられる合成ゴムの1種であるポリイソプレンゴムの原料だ。一般的には、石油由来のナフサを熱分解した副生成物として工業的に生産されている。今回の技術は、これをバイオマス由来に置き換えられるため、石油への依存度を低減し、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素排出量の削減に貢献できるという。

 また今回の技術は、同じく合成ゴムであるブタジエンのようなジエンゴムにも適用できることを確認しており、イソプレンにとどまらない可能性も示されている。

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