明治大学農学部 ゲノム微生物研究室の島田 友裕 准教授と長尾 優輝（2023年博士前期課程修了）は、神戸大学 大学院科学技術イノベーション研究科・先端バイオ工学研究センター 創発生命工学研究室の田口 精一 特命教授と高 相昊 特命助教との共同研究で、プロモーター置換技術を用いることにより、大腸菌における生分解性プラスチックP(lactate-co-3-hydroxybutyrate), P(LA-co-3HB)：通称LAHBの生産量の向上に成功しました。
現在、脱炭素社会を目指して、巨大産業であるプラスチックの製造にバイオテクノロジーが期待されています。その最先端は、「優れた物性×生分解性」の両立です。ポリ乳酸（PLA）は、石油系プラスチックの代替となる主力バイオプラスチックです。PLAは、二酸化炭素削減プロセスで化学合成されていますが、硬質で海洋難分解性である点が課題です。一方、アカデミック主導で開発中の生分解性プラスチックLAHBは、PLAと天然素材P(3HB)とのハイブリッドポリマーで、透明で軟質性を有し、良好な海洋生分解性を示す「進化型PLA」です。大腸菌をプラットフォームとして、LAHBをバイオマス由来糖原料からワンポットで発酵生産することが可能ですが、その生産量の低いことが課題でした。今回、明治大学の島田研究室と神戸大学の田口研究室は、「プロモーター置換技術」を用いることで、LAHB合成遺伝子群の発現量と発現時期を調節し、ポリマーの生産量を向上させることに成功しました。本成果は、大腸菌の細胞増殖期とポリマー生産期を分離することが決定的な要因となりました。また、「プロモーター×炭素源」の組み合わせにより、生産性向上に加えLA分率の制御にも効果のあることがわかり、LAHBの物性制御に繋がる技術になります。
本研究は、日本学術振興会科学研究費補助金(19K06618, 22K06184)の支援を受けました。研究成果は原著論文として、国際学術誌「Microbial Cell Factories」（電子版）に2023年7月19日付で掲載されました。