生分解性プラスチック生合成システムの基礎

現在、ペットボトルやゴミ袋をはじめとして、生活のあらゆる場面でプラスチック製品が活躍しています。
これらのプラスチックは用途に応じて様々な形状に加工でき、かつ軽くて丈夫であるという特徴があります。
しかし、丈夫であるがゆえに自然界ではほとんど分解されず、焼却すると二酸化炭素や有害物質を発生するため、様々な環境問題の原因となっています。また、有限な資源である石油を原料としていることも、今後のプラスチック利用に際して大きな課題となっています。

そこで今、石油系プラスチックの代替品として期待されているのが「生分解性プラスチック」です。使用中は石油系プラスチックと同じように使うことができますが、使用後は土壌中や水中にいる微生物の働きで完全に分解されるという性質を持ちます。代表的な生分解性プラスチックとして、微生物がエネルギー貯蔵物質として合成するポリエステル、「ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)」が挙げられます。img01

生分解性プラスチックであるPHAは、植物が光合成した糖や植物油を“エサ”として、微生物が体内に合成する言わば“脂肪”(ポリエステル)です。
PHAは、使用後に微生物の持つ酵素の働きで水と二酸化炭素へと分解され、これらを植物が取入れて再び光合成を行い・・・という、自然界の炭素循環サイクルに組込まれています。
したがって、石油系プラスチックの代わりにPHAを使用することで、温室効果ガスである二酸化炭素の排出が抑えられ、環境汚染も軽減することができます。

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それでは、一体どのようにして微生物体内にPHAが作られるのでしょうか。簡単に言えば、微生物の体内に“脂肪”(PHA)の合成をつかさどる“肥満”遺伝子 (PHA合成関連遺伝子群) があり、過剰の“エサ”(糖や植物油など)を与えるとその遺伝子が働いて“脂肪”(PHA)が合成されます。
私たちの研究室では、この“肥満”遺伝子に手を加えたり、“エサ”の種類や与える量を工夫したりすることで、微生物体内でのPHA蓄積量を増加させたり、新たな性質を持ったPHAの合成を目指しています。

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