第1章 微生物によるものづくりのための技術開発 |
1 放線菌を宿主とした多目的用途に利用可能な生物工場創製に向けた技術の開発 田村具博 1 |
1.1 はじめに 1 |
1.2 発現ベクターの開発 1 |
1.3 トランスポゾンベクターの開発 2 |
1.4 シトクロムP450を利用した物質変換系構築の試み 5 |
1.5 おわりに 6 |
2 新規タンパク質発現系を利用したストレプトミセスの改良 橋本義輝,小林達彦 8 |
2.1 はじめに 8 |
2.2 ロドコッカス属放線菌のニトリル代謝酵素の誘導発現 8 |
2.3 J1菌由来ニトリラーゼ系を利用したストレプトミセスでの新規誘導型大量発現系の開発 9 |
2.4 J1菌由来H-NHase系を利用したストレプトミセスでの新規構成型大量発現系の開発 11 |
2.5 おわりに 13 |
3 タンパク質工場としての麹菌の利用 北本勝ひこ 15 |
3.1 はじめに 15 |
3.2 ヒトリゾチームを生産する麹菌の取得 15 |
3.3 プロテアーゼ遺伝子破壊によるヒトリゾチームの高生産 16 |
3.4 ヒトリゾチーム活性を指標とした分泌タンパク質高生産株の取得 17 |
3.5 プロテアーゼ遺伝子2重破壊株(NS-tApE株)およびAUT株によるウシキモシンの高生産 19 |
3.6 RNAiを用いたα-アミラーゼ発現抑制による異種タンパク質生産の改善 20 |
3.7 おわりに 21 |
4 疎水性ケミカルのバイオプロダクションのための有機溶媒耐性細菌の活用 加藤純一,本田孝祐,大竹久夫 24 |
4.1 はじめに 24 |
4.2 有機溶媒耐性細菌 25 |
4.3 P.putida T57株を用いたトルエンの水酸化 25 |
4.4 疎水性な有機溶媒耐性細菌R.opacus B4株の活用 29 |
4.5 おわりに 30 |
5 アーミング技術による生体触媒創製の新しい展開―ホワイトバイオテクノロジーのイノベーション 植田充美 32 |
5.1 はじめに 32 |
5.2 細胞表層工学(Cell Surface Engineering)―アーミング技術の確立 32 |
5.3 アーミング技術基盤が開拓するホワイトバイオテクノロジー 35 |
5.4 アーミング技術による実用的細胞触媒の創製 37 |
5.4.1 共役複合酵素系を持つ細胞触媒の調製 37 |
5.4.2 網羅的改変変異酵素群の調製と今後の展望 39 |
第2章 食品素材の生産 |
1 黒酵母Aureobasidium pullulansが産生する発酵β-グルカンとその生理機能 鈴木利雄 43 |
1.1 はじめに 43 |
1.2 黒酵母の産生するβ-1,3-1,6-グルカン 43 |
1.2.1 ダイソーでのβ-グルカンの開発 43 |
1.2.2 発酵法によるβ-1,3-1,6-グルカンの生産 44 |
1.2.3 DSβ-グルカンの構造とその諸性質 44 |
1.3 DSβ-グルカン『アクアβ』の安全性について 46 |
1.3.1 既存添加物としての黒酵母Aureobasidium pullulansの培養液 46 |
1.3.2 急性経口毒性試験 46 |
1.3.3 28日反復経口投与試験(亜急性毒性試験) 47 |
1.3.4 皮膚・眼粘膜に対する刺激試験 47 |
1.3.5 ヒトパッチ試験 47 |
1.4 DSβ-グルカン『アクアβ』の生理機能について 47 |
1.4.1 腸管免疫賦活効果について 47 |
1.4.2 抗腫瘍活性と抗癌転移活性について 48 |
1.4.3 抗アレルギー作用について 48 |
1.4.4 抗ストレス作用について 49 |
1.4.5 便秘改善効果について 50 |
1.4.6 自律神経系への作用について 51 |
1.5 おわりに 52 |
2 日本酒の醸造におけるα-エチルグルコシドの生成とその機能 広常正人 54 |
2.1 はじめに 54 |
2.2 日本酒の機能性に関する研究 54 |
2.3 日本酒に含まれるエチルα-D-グルコシド(α-EG) 54 |
2.3.1 α-EGの生成 55 |
2.3.2 日本酒とα-EGの外用の効果 55 |
2.4 日本酒およびα-EG飲用時の機能性 56 |
2.4.1 α-EGの吸収と代謝 56 |
2.4.2 日本酒の美肌効果 56 |
2.4.3 日本酒の肝障害抑制作用 57 |
2.5 おわりに 59 |
3 アミノ酸―L-グルタミン酸発酵とその生産機構の解明へ― 安枝寿,中村純 60 |
3.1 はじめに 60 |
3.2 グルタミン酸発酵の概要 60 |
3.3 生産菌研究の最近の進歩 61 |
3.4 グルタミン酸の過剰生成機構 61 |
3.5 おわりに 66 |
4 酵素法によるD-アミノ酸の製造 浅野泰久 68 |
4.1 はじめに 68 |
4.2 ヒダントイン誘導体にD-ヒダントイナーゼなどを作用させる方法 70 |
4.3 N-アシル-D-アミノ酸にD-アミノアシラーゼを作用させる方法 71 |
4.4 α-ケト酸にD-アミノ酸アミノ基転移酵素およびその他3種類の酵素を作用させる方法 72 |
4.5 α-ケト酸にD-アミノ酸脱水素酵素を作用させる方法 72 |
4.6 D立体選択的アミノ酸アミダーゼを用いる方法 73 |
4.6.1 D立体選択的ペプチダーゼおよびアミダーゼの探索 73 |
4.6.2 光学分割によるD-アミノ酸類合成への応用 74 |
4.6.3 アミノ酸アミドラセミ化活性 74 |
4.6.4 アミノ酸アミドのダイナミックな光学分割 75 |
4.7 おわりに 76 |
5 γ-グルタミルエチルアミド(テアニン)の合成 山本幸子,立木隆 78 |
5.1 テアニン 78 |
5.2 γ-グルタミル基転移反応を用いた生産法 79 |
5.3 合成酵素反応を用いた生産法 81 |
5.4 まとめ 83 |
6 高度不飽和脂肪酸・共役脂肪酸含有油脂の微生物生産 小川順,岸野重信,櫻谷英治,清水昌 85 |
6.1 はじめに 85 |
6.2 PUFA含有油脂の発酵生産 86 |
6.2.1 n-6系PUFA含有油脂 86 |
6.2.2 n-9系PUFA含有油脂 86 |
6.2.3 n-3系PUFA含有油脂 87 |
6.2.4 メチレン非挿入型PUFA含有油脂 87 |
6.2.5 n-7,n-4,n-1系PUFA含有油脂 87 |
6.3 微生物変換によるCLAなどの共役脂肪酸の生産 88 |
6.3.1 リノール酸の異性化によるCLA生産 88 |
6.3.2 リシノール酸の脱水によるCLA生産 89 |
6.3.3 trans-バクセン酸の不飽和化によるCLA生産 90 |
6.3.4 微生物変換による種々の共役脂肪酸の生産 90 |
6.4 おわりに 91 |
7 リン脂質修飾酵素の動向 荻野千秋 92 |
7.1 はじめに 92 |
7.2 ホスホリパーゼDについて 93 |
7.3 放線菌での発現系構築 93 |
7.4 遺伝子組み換え放線菌による培養特性解析 95 |
7.5 固定化放線菌によるPLD酵素の繰り返し培養 96 |
7.6 固定化培養における培地成分の効果 97 |
7.7 おわりに 98 |
8 ホスホリパーゼDによるリン脂質の変換 岩崎雄吾,昌山敦,中野秀雄 100 |
8.1 はじめに 100 |
8.2 PLDによる酵素反応工学 100 |
8.2.1 天然型リン脂質の合成 100 |
8.2.2 非天然型リン脂質の合成 101 |
8.2.3 反応系の改良 101 |
8.3 PLDの酵素化学 102 |
8.3.1 転移反応に利用されるPLDの起源 102 |
8.3.2 PLDの構造 103 |
8.3.3 PLD遺伝子の発現系 103 |
8.3.4 PLDの蛋白質工学 103 |
8.4 おわりに 105 |
9 大腸菌を宿主としたパスウェイエンジニアリングによる食品成分イソプレノイド(カロテノイド,セスキテルペン)の生産 三沢典彦,原田尚志,内海龍太郎 107 |
9.1 はじめに 107 |
9.2 従来の組換え大腸菌によるイソプレノイド(カロテノイド)生産の研究例 107 |
9.3 メバロン酸経路遺伝子群発現用プラスミドの作製 109 |
9.4 FPPからリコペンまたはアスタキサンチン合成用プラスミドの作製 111 |
9.5 プラスミドpAC-Mevを持つ大腸菌によるカロテノイド生産 112 |
9.6 プラスミドpAC-Mev/Scidiを持つ大腸菌によるカロテノイド生産 114 |
9.7 プラスミドpAC-Mev/Scidi/Aaclを持つ大腸菌によるカロテノイド生産 114 |
9.8 α-フムレン生産用プラスミドの作製と本プラスミドを持つ大腸菌によるα-フムレン生産 115 |
9.9 おわりに 116 |
10 イソフラボンアグリコン 芝崎誠司,荻野千秋,近藤昭彦 118 |
10.1 はじめに 118 |
10.2 β-グルコシダーゼのクローニングと酵母ディスプレイ系の構築 118 |
10.3 β-グルコシダーゼ提示酵母によるアグリコン生産 120 |
10.4 BGL1酵素の特徴 121 |
10.5 おわりに 125 |
11 酒蔵からサプリメント 秦洋二 127 |
11.1 はじめに 127 |
11.2 清酒とは 128 |
11.3 お酒の分類 129 |
11.4 酒粕ペプチド 130 |
11.5 フェリクリシン 132 |
11.6 おわりに 134 |
第3章 医薬品素材の生産 |
1 シュードノカルディアによるカルシトリオールの生産 城道修,武田耕治 136 |
1.1 はじめに 136 |
1.2 微生物を用いた水酸化反応 137 |
1.3 シクロデキストリンによる水酸化反応の促進と制御 138 |
1.4 水酸化反応におけるシクロデキストリンの作用機序 140 |
1.5 酵素の改良による今後の展開 141 |
1.6 おわりに 142 |
2 バイオ法による光学活性クロロアルコールの工業的生産法の開発 鈴木利雄,中川篤 143 |
2.1 はじめに 143 |
2.2 クロロプロパンジオール脱ハロゲン化酵素について 144 |
2.2.1 ハロアルコール脱ハロゲン化酵素について 144 |
2.2.2 3-クロロ-1,2-プロパンジオール(CPD)の立体選択的光学分割について 144 |
2.2.3 新規な(R)-CPD脱ハロゲン化酵素の分離,精製とその性質 145 |
2.2.4 (R)-CPD脱ハロゲン化酵素遺伝子のクローニング 146 |
2.2.5 HDDase酵素遺伝子(HDD)の発現 147 |
2.3 光学活性1,2-ジオール合成ユニットの生産 147 |
2.3.1 光学活性1,2-ジオール合成ユニットについて 147 |
2.3.2 HDDaseを利用した光学活性1,2-ジオール合成ユニットの調製 148 |
2.4 光学活性C4合成ユニットの開発 149 |
2.4.1 光学活性C4合成ユニットの有用性 149 |
2.4.2 光学活性C4合成ユニットの微生物光学分割 149 |
2.4.3 光学活性C4合成ユニットの生産とその脱ハロゲン化酵素について 151 |
2.4.4 CHB脱ハロゲン化酵素遺伝子の単離と高発現 152 |
2.4.5 遺伝子組換え大腸菌を利用した光学分割 153 |
2.5 おわりに 154 |
3 微生物の不斉分解を利用したD,L-ホモセリンからのD-ホモセリンの製造 宮崎健太郎 158 |
3.1 はじめに 158 |
3.2 微生物を用いたD-ホモセリンの製造 158 |
3.3 L-ホモセリン分解菌の探索 159 |
3.4 A.nicotinovorans 2-3株による光学分割 160 |
3.5 A.nicotinovorans 2-3株の洗浄菌体による光学分割 162 |
3.6 おわりに 165 |
4 ジペプチド合成酵素の探索とジペプチド生産技術の開発 木野邦器 167 |
4.1 はじめに 167 |
4.2 ジペプチドの合成法 167 |
4.3 新規酵素の探索とジペプチド合成への利用 169 |
4.3.1 D-アミノ酸ジペプチド合成酵素 169 |
4.3.2 L-アミノ酸α-リガーゼの発見 170 |
4.3.3 L-アミノ酸α-リガーゼの多様性 172 |
4.3.4 ペプチド性抗生物質生産菌からのジペプチド合成酵素の発見 173 |
4.4 ジペプチドの製造法 174 |
4.4.1 菌体反応法 174 |
4.4.2 直接発酵法 175 |
4.5 おわりに 176 |
5 新規酵素を用いる工業的オリゴペプチド新製法の開発 横関健三 178 |
5.1 はじめに 178 |
5.2 生体におけるペプチド合成戦略 178 |
5.3 既存製法におけるペプチド合成戦略 179 |
5.4 新製法の戦略 180 |
5.5 新規酵素のスクリーニングと新製法の開発 181 |
6 微生物を宿主としたコンビナトリアル生合成法による非天然型植物ポリケタイドの生産 勝山陽平,鮒信学,堀之内末治 187 |
6.1 はじめに 187 |
6.2 ポリケタイドとポリケタイド合成酵素(PKS) 187 |
6.3 コンビナトリアル生合成 189 |
6.4 フラボノイド(植物ポリケタイド)の生合成 189 |
6.5 微生物を宿主としたフラボノイドの生産 191 |
6.6 大腸菌と酵母の共培養によるイソフラボンの生産 193 |
6.7 スチルベン(stilbene)の生産 194 |
6.8 クルクミノイド(curcuminoid)の生産 195 |
6.9 非天然型植物ポリケタイドの生産 196 |
6.10 総括 197 |
7 乳酸菌を活用した粘膜ワクチンの特性と臨床応用を目指した開発 瀬脇智満,夫夏玲,川名敬,金哲仲,成文喜 199 |
7.1 はじめに 199 |
7.2 抗原運搬体としての乳酸菌の役割 199 |
7.3 当社の乳酸菌ワクチンについて 201 |
7.4 当社の開発パイプラインの紹介 203 |
7.5 まとめ 204 |
第4章 化粧品素材の生産 |
1 乳酸菌を利用した化粧品素材づくり 千葉勝由 206 |
1.1 はじめに 206 |
1.2 乳酸菌を利用した化粧品素材開発の現況 206 |
1.3 開発事例 208 |
1.3.1 乳酸菌培養液 208 |
1.3.2 乳酸桿菌/アロエベラ発酵液 209 |
1.3.3 大豆ビフィズス菌発酵液 210 |
1.4 おわりに 212 |
2 海洋微生物をソースとしたメラニン生成抑制能を有する微生物の探索とメラニン生成抑制剤開発 渡邉正己,吉居華子,藤井亜希子 214 |
2.1 はじめに 214 |
2.2 海洋微生物の分離と保存 214 |
2.3 メラニン生成抑制能 215 |
2.4 メラニン生成抑制機構 216 |
2.5 結論 218 |
3 微生物発酵法によるヒアルロン酸の生産 吉田拓史 219 |
3.1 はじめに 219 |
3.2 ヒアルロン酸の構造と分布 219 |
3.3 ヒアルロン酸の機能 220 |
3.4 ヒアルロン酸の工業生産の歴史 221 |
3.5 微生物発酵によるヒアルロン酸の生産 221 |
3.5.1 生産菌について 221 |
3.5.2 ヒアルロン酸の生合成経路 221 |
3.5.3 ヒアルロン酸発酵生産の流れとプロセス管理 222 |
3.6 おわりに 223 |
4 高分子量ポリ-γ-グルタミン酸の魅力と新展開 岩本美絵,朴清,小山内靖,宇山浩,金哲仲,夫夏玲,成文喜 226 |
4.1 はじめに 226 |
4.2 高分子量γ-PGA 227 |
4.2.1 微生物発酵法によるγ-PGAの生産 227 |
4.2.2 γ-PGAの分子量測定技術の開発 228 |
4.3 高分子量γ-PGAの魅力 230 |
4.4 γ-PGAの市場性 232 |
4.5 おわりに 233 |
第5章 化成品素材の生産 |
1 バイオサーファクタント 森田友岳,井村知弘,福岡徳馬,北本大 235 |
1.1 はじめに 235 |
1.2 バイオサーファクタントとは 235 |
1.3 バイオサーファクタントの構造と機能 236 |
1.4 バイオサーファクタントの生産 237 |
1.5 各種バイオサーファクタントの生産と機能 237 |
1.5.1 マンノシルエリスリトールリピッド 237 |
1.5.2 ソホロリピッド 239 |
1.5.3 ラムノリピッド 240 |
1.5.4 トレハロースリピッド 240 |
1.5.5 サーファクチン 241 |
1.6 バイオサーファクタント生産微生物の遺伝子組換え技術 241 |
1.7 おわりに 242 |
2 バイオポリエステル 田口精一 244 |
2.1 はじめに 244 |
2.2 代表的なバイオポリエステルの開発研究 244 |
2.2.1 PLAのケース 245 |
2.2.2 PBSのケース 245 |
2.2.3 PHAのケース 246 |
2.2.4 PHAの生産コスト 250 |
2.3 おわりに 251 |
3 ポリオール 宇山浩 254 |
3.1 はじめに 254 |
3.2 低分子バイオポリオール 255 |
3.3 ポリ乳酸ポリオール 255 |
3.4 発酵乳酸液からのポリ乳酸誘導体の製造 258 |
3.5 おわりに 260 |
4 ポリエステル 谷野孝徳,近藤昭彦 262 |
4.1 はじめに 262 |
4.2 酵母細胞表層ディスプレイ法とリパーゼアーミング酵母 262 |
4.3 ポリエステル合成反応におけるリパーゼアーミング酵母の選択 263 |
4.4 CALBアーミング酵母の改良 264 |
4.5 CALBアーミング二倍体酵母によるポリブチレンアジペートの合成 265 |
4.6 おわりに 266 |
5 生分解性ポリエステルPHBH生産酵母の開発 大窪雄二 268 |
5.1 はじめに 268 |
5.2 PHBH 268 |
5.3 酵母を用いたPHBHの生合成 269 |
5.3.1 菌体内ポリエステル生産の宿主 269 |
5.3.2 C.maltosaにおけるPHBH生産菌育種-1 269 |
5.3.3 多遺伝子導入可能なC.maltosa株の構築 271 |
5.3.4 C.maltosaにおけるPHBH生産菌育種-2 271 |
5.4 まとめと今後の展望 274 |
6 有機溶媒耐性を賦与した酵母を用いたエステル合成 松井健,黒田浩一 275 |
6.1 はじめに 275 |
6.2 有機溶媒耐性酵母 275 |
6.2.1 KK-211株の特徴 276 |
6.2.2 有機溶媒耐性関連因子の同定 277 |
6.2.3 有機溶媒耐性の構築 278 |
6.3 PDR1-R821S変異株による還元反応 279 |
6.4おわりに 279 |
7 バイオマスからの乳酸エステルの合成 稲葉千晶,植田充美 281 |
7.1 はじめに 281 |
7.2 Candida antarcticaリパーゼB提示酵母による乳酸エステルの合成 282 |
7.2.1 Candida antarcticaリパーゼB提示酵母の作製 282 |
7.2.2 CALB提示酵母を用いた乳酸エチルの合成 284 |
7.3 おわりに 286 |
8 バイオリファイナリーによるリグニンの有用物質への変換 中西昭仁,黒田浩一 288 |
8.1 はじめに 288 |
8.2 バイオリファイナリーについて 288 |
8.3 バイオリファイナリーに用いられるバイオマス資源について 289 |
8.4 フェニルプロパノイドを利用した化成品とリグニンとの関わりについて 289 |
8.5 ホワイトバイオテクノロジーにおけるリグニン変換化成品の価値について 290 |
8.6 酵素によるリグニンの分解について 290 |
8.7 おわりに 293 |
第6章 資源・燃料の生産 |
1 アセトン・ブタノール・エタノール発酵における研究開発の動向 三宅英雄,田丸浩 295 |
1.1 はじめに 295 |
1.2 ABC発酵の問題点 296 |
1.3 ソルベント生成Clostridium属細菌の代謝経路 296 |
1.4 バイオブタノール生産研究の海外動向 298 |
1.5 バイオブタノール生産研究の国内動向 299 |
1.6 まとめ 300 |
2 バイオマスからのバイオ水素-電気エネルギー変換システム 民谷栄一,石川光祥,池田隆造 302 |
2.1 はじめに 302 |
2.2 水素産生菌 303 |
2.3 多層バイオ水素リアクター 304 |
2.4 多層バイオ水素リアクターの並列化 305 |
2.5 バイオ水素-電気エネルギー変換システム 306 |
2.6 バイオマスからの電気エネルギー生産 308 |
2.7 おわりに 309 |
3 バイオエタノール 荻野千秋,田中勉,福田秀樹,近藤昭彦 310 |
3.1 はじめに 310 |
3.2 細胞表層提示技術を用いたエタノール生産 310 |
3.3 デンプンからのエタノール生産 311 |
3.4 セルロースからのエタノール生産 312 |
3.5 ヘミセルロースからのエタノール生産 313 |
3.6 まとめ 314 |
4 複数の全菌体酵素を用いたバイオディーゼル燃料の生産 福田秀樹 316 |
4.1 はじめに 316 |
4.2 酵素によるバイオディーゼル燃料の生産 317 |
4.3 糸状菌Rhizopus oryzaeによる全菌体生体触媒 317 |
4.3.1 糸状菌Rhizopus oryzaeによるメタノリシス反応 317 |
4.3.2 R.oryzae菌体におけるリパーゼの局在性 318 |
4.3.3 R.oryzae菌体を用いた充填層型培養装置によるBDF生産 319 |
4.4 部分グリセリド特異的リパーゼによるBDF生産 320 |
4.4.1 部分グリセリドによる特異性 320 |
4.4.2 2種類の全菌体生体触媒によるBDF生産 321 |
4.5 おわりに 322 |
5 レアメタルや重金属を吸着・回収するバイオアドソーベント 黒田浩一 324 |
5.1 はじめに 324 |
5.2 金属の社会的必要性 324 |
5.3 微生物による金属イオン吸着と回収 325 |
5.4 金属イオン吸着・回収のための細胞表層デザイン 326 |
5.5 金属イオン吸着タンパク質・ペプチドの細胞表層ディスプレイ 327 |
5.6 細胞表層デザインにより創製したバイオアドソーベントの利点と更なる可能性 330 |
5.7 おわりに 331 |
第1章 微生物によるものづくりのための技術開発 |
1 放線菌を宿主とした多目的用途に利用可能な生物工場創製に向けた技術の開発 田村具博 1 |
1.1 はじめに 1 |
1.2 発現ベクターの開発 1 |
1.3 トランスポゾンベクターの開発 2 |
1.4 シトクロムP450を利用した物質変換系構築の試み 5 |