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微生物によるオールバイオプロセスの有用物質生産

世界的に地球環境保全に対する関心が高まっている中、微生物や生体触媒を利用した「ホワイトバイオテクノロジー」による物質生産が急速に発展しています。その際、微生物細胞は、物質を生産するための工場である「微生物工場」とよく例えられます。この工場内では、原料である炭素や窒素源が、各種の代謝ルートを通過して、製品である有用物質となって生産されます。各代謝ルートを運用し、物質を直接変換している機械は、生体触媒である酵素といえます。私の研究では、目的の物質合成に適した微生物工場の探索から始まり、続いて遺伝子組み換え技術を利用し、微生物工場内における代謝ルートの新たな構築や改変を行って、目的の有用物質を効率よく生産できるようにチューニングすることを目指します。さらに、酵素の機能改変を通じて、さらなる高効率化や新規物質生産へと展開します。これらの研究を通して、「創りながら中身を知る」、つまり合成メカニズムの解明も可能です。

有用物質生産のターゲットとしては、バイオプラスチックや、アミノ酸を利用した機能性ポリマーに注目しています。これまで化学合成法で合成されてきた物質もしくは、その類似構造を有する物質を微生物合成することによって、酵素の基質特異性や光学特異性を利用した、バイオプロセスだからこそ容易となる高品質なものづくりを目指しています。

また、微生物工場の強みは、バイオマスや純度の低い物質を、直接原料として利用できる可能性があることです。よって、バイオマスや未利用資源を有効活用した環境低負荷型のシステムを構築し、地球の未来に明るい技術構築ができればと考えています。