研究内容

植物体に対して直接的に触媒的アルカリ酸化分解を行い、得られた混合物をテレフタル酸やアジピン酸などのエンジニアリングプラスチック原料へと展開できるムコン酸へと微生物変換により収束するプロセスの開発を目指す。我々は、既に植物体のリグニン分解後に生じるセルロースファイバー等からの触媒分離が容易な金属発泡体固定化リグニン分解触媒、そして芳香族化合物から高収率でムコン酸を生産する微生物株を開発しており、これら技術の活用により目的を達成する。

図

研究者

研究者

吉田 曉弘

弘前大学 地域戦略研究所 准教授

研究者

園木 和典

弘前大学 農学生命科学部 准教授

研究者

樋口 雄大

弘前大学 農学生命科学部 助教

研究者

政井 英司

長岡技術科学大学大学院 工学研究科 教授

研究者

上村 直史

長岡技術科学大学大学院 工学研究科 准教授

論文・特許

リグニン分解用金属発泡体触媒に関する特許

  1. WO2021/048664 リグニン分解用触媒及びその製造方法、リグニン分解方法並びにリグニン分解用触媒の再生方法
    吉田 曉弘, 園木 和典, イルワン クルニア,官 国清, 阿布 里提, 増田 隆夫, 吉川 琢也

リグニンの触媒として有効活用事例に関する論文

  1. Kurnia, I., Yoshida, A., Chaihad, N. Prakoso, T., Li, S., Du, X., Hao, X., Abudula, A., Guan, G. Synthesis of p-Menthane-3,8-diol from Citronellal over Lignin-Derived Carbon Acid Catalysts. New J. Chem., 44, 10441-10447. (2020). doi: 10.1039/D0NJ00919A.
  2. Kurnia, I., Yoshida, A., Chaihad, N. Bayu, A., Kasai, Y., Abudula, A., Guan, G. Hydrolysis of cellulose and woody biomass over sustainable weak-acid carbon catalysts from alkaline lignin. Fuel Proc. Technol., 196, 106175. (2019). doi: 10.1016/j.fuproc.2019.106175.
  3. Kurnia, I., Yoshida, A., Situmorang, Y. A., Kasai, Y., Abudula, A., Guan, G. Utilization of Dealkaline Lignin as a Source of Sodium-Promoted MoS2/Mo2C Hybrid Catalysts for Hydrogen Production from Formic Acid. ACS Sustainable Chem. Eng., 7, 8670-8677. (2019). doi: 10.1021/acssuschemeng.9b00488.

リグニン由来芳香族化合物からのムコン酸生産に関する論文・特許

  1. Shinoda, E., Takahashi, K., Abe, N., Kamimura, N., Sonoki, T., Masai, E. Isolation of a novel platform bacterium for lignin valorization and its application in glucose-free cis,cis-muconate production. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 46 (8), 1071-1080. (2019). doi: 10.1007/s10295-019-02190-6
  2. Sonoki, T., Takahashi, K., Sugita, H., Hatamura, M., Azuma, Y., Sato, T., Suzuki, T., Kamimura, N., Masai E. Glucose-free cis,cis-muconic acid production via new metabolic designs corresponding to the heterogeneity of lignin. ACS Sustainable Chem. Eng., 6 (1), 1256-1264. (2018). doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b03597
    本成果に関するプレスリリース資料
    https://www.hirosaki-u.ac.jp/wordpress2014/wp-content/uploads/2017/06/20170619.pdf
  3. WO2020/080467 ムコン酸産生形質転換微生物及びその利用
    園木 和典, 政井 英司, 上村 直史
  4. WO2018/199111 ムコン酸産生形質転換微生物及びその利用
    園木 和典, 政井 英司, 上村 直史
  5. WO2018/199112 形質転換微生物およびその利用
    政井 英司, 上村 直史, 高橋 健司, 園木 和典

Sphingobium sp. SYK-6株の成果を中心にリグニン生分解研究の基礎と応用についてまとめた総説論文

  1. Kamimura, N., Takahashi, K., Mori, K., Araki, T., Fujita, M., Higuchi, Y., Masai, E. Bacterial catabolism of lignin-derived aromatics: New findings in a recent decade: Update on bacterial lignin catabolism. Environ. Microbiol. Rep., 9 (6), 679-705. (2017). doi: 10.1111/1758-2229.12597.
  2. Masai, E., Katayama, Y., Fukuda, M., Genetic and biochemical investigations on bacterial catabolic pathways for lignin-derived aromatic compounds. Biosci. Biotechnol. Biochem., 71(1), 1-15. (2007). doi: 10.1271/bbb.60437.
  3. Kamimura, N., Sakamoto, S., Mitsuda, N., Masai, E., Kajita, S. Advances in microbial lignin degradation and its applications. Curr. Opin. Biotechnol., 56, 179-186. (2019). doi: 10.1016/j.copbio.2018.11.011.

バクテリアにおけるリグニン由来芳香族化合物の分解酵素遺伝子・遺伝子発現制御・細胞内取り込みに関する最近の代表論文

  1. Wada, A., Prates, E. T., Hirano, R., Werner, A. Z., Kamimura, N., Jacobson, D. A., Beckham, G. T., Masai, E. Characterization of aromatic acid/proton symporters in Pseudomonas putida KT2440 toward efficient microbial conversion of lignin-related aromatics. Metab. Eng., 64, 167-179. (2021). doi: 10.1016/j.ymben.2021.01.013
  2. Araki, T., Tanatani, K., Kamimura, N., Otsuka, Y., Yamaguchi, M., Nakamura, M., Masai, E. The syringate O-demethylase gene of Sphingobium sp. strain SYK-6 is regulated by DesX, while other vanillate and syringate catabolism genes are regulated by DesR. Appl. Environ. Microbiol., 86 (22), e01712-01720. (2020). doi: 10.1128/AEM.01712-20
  3. Higuchi, Y., Kato, R., Tsubota, K., Kamimura, N., Westwood, N. J., Masai, E. Discovery of novel enzyme genes involved in the conversion of an arylglycerol-β-aryl ether metabolite and their use in generating a metabolic pathway for lignin valorization. Metab. Eng., 55, 258-267. (2019). doi: 10.1016/j.ymben.2019.08.002
  4. Fujita, M., Mori, K., Hara, H., Hishiyama, S., Kamimura, N., Masai, E. A TonB-dependent receptor constitutes the outer membrane transport system for a lignin-derived aromatic compound. Commun. Biol., 2, 432. (2019). doi: 10.1038/s42003-019-0676-z
  5. Takahashi, K., Miyake, K., Hishiyama, S., Kamimura, N., Masai, E. Two novel decarboxylase genes play a key role in the stereospecific catabolism of dehydrodiconiferyl alcohol in Sphingobium sp. strain SYK-6. Environ. Microbiol., 20 (5), 1739-1750. (2018). doi: 10.1111/1462-2920.14099
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