バイオテクノロジー

NBRCニュース 第61号

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                      NBRCニュース No. 61(2020.2.3)
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 2020年最初のNBRCニュースです。今年はオリンピック・パラリンピックイヤーですが、
選手の皆さんの勢いに負けないように、NBRCニュース編集局一同、今年も注目されている
話題や読者に役立つ情報を提供できるように頑張ります。
 今号から海のプラスチックごみ問題を見据えて、新連載「プラスチックと微生物」をス
タートしました。その中でナイロンを分解する微生物についてご紹介しています。記事の
中で紹介した微生物はNBRC株として公開しており、ご利用可能です。また、NBRC株の分譲
手数料等の改定に関する重要なお知らせも掲載しております。最後までお読みいただけれ
ば幸いです。

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 内容
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 1.新たにご利用可能となった微生物株
 2.各種手数料の改定のお知らせ
 3.プラスチックと微生物(1)
   a. はじめに
   b. 高分子ナイロンのリサイクルに新しい光をもたらす
     ~ナイロン分解微生物~
 4.MALDI-TOF MS微生物同定用ライブラリーの追加提供のお知らせ
   (Saccharomyces属、Aspergillus oryzae、Aspergillus flavus他)
 5.NBRCの展示
 6.年度始めのNBRC株・DNAリソースの発送休止について

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 1.新たにご利用可能となった微生物株
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◆ NBRC株
 酵母11株、糸状菌3株、細菌42株が新たにご利用可能となりました。
 糸状菌では、地衣化する子嚢菌類であるカラタチゴケRamalina conduplicansの菌株
NBRC 113405を公開しました。本菌株はポリオール輸送体遺伝子の探索研究に用いられて
います。
 細菌では、氷河の氷から分離されたFlavobacterium ranwuenseの分類学的基準株NBRC 
113777を公開しました。また、エジプトルーセットオオコウモリの糞便由来の
Bifidobacterium属細菌NBRC 113376113377113378113379113380113381113382113383を公開しました。

【詳細】 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/nbrc/new_strain/new_dna.html

◆ RD株
 新潟薬科大学より譲り受けた公開済みの油脂酵母(270株)に加え、さらにLipomyces属
等31株の提供を開始しました。
 また、発酵食品や植物、海藻から分離した乳酸菌14株が新たにご利用可能となりました。
研究等に是非ご活用ください。

【詳細】 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/rd/new_rd.html
【RD株リスト】 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/rd/available_rd_list.html
【新潟薬科大学より譲り受けた油脂酵母Lipomyces属等菌株の紹介】
 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/others/nbrcnews/news_vol60.html#news60_3

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 2.各種手数料の改定のお知らせ
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 NBRCでは、「独立行政法人の事務・事業の見直しの基本方針(平成22年12月7日閣議決
定)※」に基づき受益と負担の適正化を考慮し、実費を勘案した手数料を利用者の皆様に
ご負担いただいております。この度、直近の実費に基づき見直した結果、2020年4月1日に
手数料を改定いたします。
 新しい手数料の額などの詳細は、以下のURLよりご確認ください。今後も円滑な事業継
続に努めて参りますので、利用者の皆様にはご理解とご協力を賜りますよう、何卒宜しく
お願い申し上げます。

手数料を改定する業務
◆NBRC株の分譲
◆DNAリソースの分譲
◆証明書の発行
◆継続保管

【NBRCの手数料改定に係るお知らせおよび手数料一覧】
 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/information/amendment_of_fee.html
 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/charge/fee.html

※ 独立行政法人の事務・事業の見直しの基本方針(平成22年12月7日閣議決定)」にお
いて、「特定の者が検査料、授業料、利用料、配布価格、技術指導料等を負担して実施す
る事業については、受益者の負担を適正なものとする観点から、その負担の考え方を整理
し、これに基づき、国民生活への影響に配慮しつつ検査料等の見直しを行う。」とされて
おります。

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 3.プラスチックと微生物(1)
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   a. はじめに                        (紙野 圭)
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 昨年から、海のプラスチックごみの問題を見聞きする機会が多くなりました。プラス
チックと微生物との関わりについての話題提供として、本号から不定期での連載「プラス
チックと微生物」を開始いたします。まず初めに、その背景についてご紹介します。
 私たちの身の回りには、金属、木材、そしてプラスチックで作られた製品があふれてい
ます。中でも、プラスチックは軽くて加工しやすく、そして安価であることから、様々な
用途で使われています(1)。一方で使い捨て製品も増えたことで、大量のごみが発生して
います。国内のプラスチックごみの多くは焼却され、一部は熱エネルギーとして再利用さ
れていますが、化石燃料から作られた石油化学素材の場合には大気中の二酸化炭素の増加
を促進することになります。そのひとつの解決策として植物バイオマスを原料としたプラ
スチック生産のイノベーションが進められています。
 一方で、プラスチックの3R(Reduce、Reuse、Recycle)への取り組みが、社会的にも、
またメーカーやブランドオーナーによっても促進されており(2)、この取り組みは今後益々
広がりながら、よりスマートにプラスチックを利用していくことになるでしょう。ペット
ボトルは薄くても困りませんし、詰め替えボトルのデザインも省資源化がより意識されて
います。そこには産業界による様々なイノベーションへの取り組みがあり、その技術やノ
ウハウは海外展開においては強みにもなっていくと思われます。
 ごみとして回収されない、あるいは環境中で使用されるために回収困難なプラスチック
もあります。それらは現状では最終的に海のごみとなります(3)。環境に出てしまったプ
ラスチックはどうなるのでしょうか?太陽光や波浪などの自然界の物理的な力で破砕され
て、いわゆるマイクロプラスチックになっていきますが、最終的に微生物による分子レベ
ルでの分解・資化が起こらなければ、自然界における物質の循環には戻りません。そのひ
とつの解決策が生分解性プラスチックの導入と、さらに高度な、環境に出るとスイッチが
入ったかのように分解が開始されるような新規な素材の開発促進です。生分解性プラス
チックは、環境中の微生物によって分解・資化されるプラスチックですが、ポリ乳酸を代
表とするこれまでの素材や製品の開発は土壌中での生分解だけに注目し、海洋での生分解
性についてはほとんど意識されてきませんでした。土壌、特に堆肥環境は高温で微生物の
密度も非常に高く生分解が起こりやすい環境と言えますが、海洋はそれに比べて概して低
温で、微生物の密度も非常に低いため、微生物分解が起き難い環境と考えられます。今、
海洋でのプラスチックと微生物との関係を正確に把握する取り組みが求められています。
海洋で生分解されることがすでに確認されているプラスチックもあり、生産を急ピッチで
進めている国内素材メーカーもあります。それらで代替できるプラスチック製品は着実に
置き換えていく必要がありますが、一方でそれらの素材で代替可能なプラスチック製品は
未だ限定的です。海洋での微生物分解の理解促進と、それらの情報を活用したさらなる新
規素材の開発促進が求められています。
 海洋プラスチックごみの問題は環境問題でありながら、人類が利用してきた安価で便利
な素材に関する産業・経済の問題でもあります。欧州連合(EU)を発端とするバイオエコ
ノミー・資源循環に関する世界的な動向が、日本の産業活動や社会活動に大きな影響を与
えているのです。連載では、石油由来の既存プラスチックの微生物分解、生分解性プラス
チックの開発、バイオマスを原料とした微生物によるプラスチック生産など、プラスチッ
クに関する様々な観点から話題を提供させていただきますので、ご期待ください。

【参考情報】
 (1) クローズアップ現代2019年6月12日(水)“ノープラ生活”やってみた プラスチッ
   クごみ削減の挑戦
   https://www.nhk.or.jp/gendai/articles/4292/index.html
 (2) クリーン・オーシャン・マテリアル・アライアンス(CLOMA)
   https://cloma.net/
 (3) United Nations Environment Programme (2016). Marine Plastic Debris and 
   Microplastics: Global Lessons and Research to Inspire Action and Guide
   Policy Change
   https://wedocs.unep.org/handle/20.500.11822/7720

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   b. 高分子ナイロンのリサイクルに新しい光をもたらす
     ~ナイロン分解微生物~
          (鹿児島大学大学院理工学研究科(理学系)助教 加藤太一郎)
          (兵庫県立大学大学院工学研究科 特任教授 根来誠司)
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 皆さんは高分子ナイロンを加水分解できる酵素タンパク質の存在を知っていますか?合
成ポリアミドであるナイロンは、1935年に絹に代わる人工繊維としてデュポン社にて開発
された高分子素材です。例えばイプシロン-カプロラクタムの開環重合により合成される
6-ナイロンや、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンとの縮重合により合成される6,6-ナ
イロンが有名です。これらは強靱性と柔軟性だけでなく耐熱性や耐薬品性も併せ持つこと
から、繊維・プラスチック素材として我々の生活のいたる所で利用されています。合成ポ
リアミドの年間生産量は400万トン(2005年時点)を超えると言われていますが、この2種
類のナイロンだけで生産量全体の90%以上を占めます。しかし、生物分解を受けにくいた
め、利用後はほとんどが焼却あるいは埋め立て処分されているという現実があります。同
じプラスチックであるポリエチレンテレフタレート(PET;こちらは合成ポリエステルで
す)が、日本国内において85%もの高いリサイクル率を示すこととは対照的な状況です。
合成ナイロンが化石燃料から合成されることを考えても、環境に負荷をかけないリサイク
ル方法の提案が望まれます。しかし、高分子ナイロンをリサイクルしやすいよう、モノ
マーへときれいに加水分解することは、その特性上簡単ではありません。なぜならナイロ
ンの強靱性や柔軟性といった特性は、各ポリマー鎖が規則正しく並び分子間水素結合によ
り安定化した結晶性領域と、不規則な非晶領域とが適切に混在していることで引き出され
ているからです。ナイロンの結晶化度は20-50%もあり、モノマー間の結合サイトを素材表
面に露出させにくいため、加水分解を起こしにくいのです。
 このような状況のもと、我々の研究グループではナイロン合成の過程で生じる6-アミノ
カプロン酸(Ahx)オリゴマーを分解する微生物を単離すると共に、その分解に関わる酵
素タンパク質の遺伝的・生化学的研究を行ってきました。Ahxオリゴマーとは、6-ナイロ
ンの合成原料であるイプシロン-カプロラクタムが数個重合しただけで反応停止した直鎖
状オリゴマーや、分子内環化した環状オリゴマー、いわゆる「できそこないナイロン」の
総称です。我々はこれまでにAhxオリゴマーを唯一の炭素源・窒素源とする培地で増殖す
る約10種類のバクテリアを取得していますが、研究のはじまりは1972年にArthrobacter sp. 
KI72が単離されたことでした。今回、本菌株をNBRC 114184として寄託させていただきま
した。種々の解析の結果、KI72株はpOAD1、pOAD2及びpOAD3という3種のプラスミドを保有
し、そのうちpOAD2上にAhxオリゴマーに対して異なる分解様式を示す3種の酵素、NylA
(環状2量体分解酵素)、NylB(エキソ型オリゴマー分解酵素)、及びNylC(エンド型オ
リゴマー分解酵素)がコードされていることが明らかにされました(1)。NylA、NylB、
NylCいずれも天然型ペプチドには活性を示さず、Ahxオリゴマー特異的です。また、3種の
酵素間には免疫学的類縁性は認められず、アミノ酸配列相同性もありません。
 これらAhxオリゴマー分解酵素の内NylCは、KI72株(NylC-p2)以外にAgromyces sp. 
KY5R (NylC-A)、Kocuria sp. KY2 (NylC-K)からも見出されています(2)。これら2菌株も
現在寄託手続き中です。このように由来微生物の異なる3種のNylCですが共に355アミノ酸
残基から構成されており、アミノ酸レベルで95%以上という高い相同性を示します。例えば
NylC-p2とNylC-Aでは5アミノ酸、NylC-p2とNylC-Kでは15アミノ酸の違いしかありません。
しかし触媒効率や熱安定性には大きな違いがあり、特に熱安定性に関してはNylC-p2が
40℃まで安定(Tm = 52℃)であるのに対し、NylC-Aでは50℃(Tm = 60℃)、NylC-Kでは
60℃(Tm = 67℃)と、数アミノ酸の違いでおよそ20℃という非常に大きな差を生じさせ
ることが分かっています。本酵素は4分子が会合してドーナツ型の四次構造を形成するの
ですが、そのサブユニット界面の相互作用の違いが影響を及ぼしていると考えられます。
現在最も高い耐熱性を示すのは、NylC-p2に4アミノ酸置換(D36A/D122G/H130Y/E263Q)を
施したNylC-GYAQ変異体(Tm = 88℃)です。
 最近になって我々は、この耐熱化したNylC-GYAQ変異体に新しい触媒活性を発見しまし
た。それが高分子ナイロンに対する加水分解活性です(3)。そのため現在NylCはナイロン
加水分解酵素(nylon hydrolase)として認定されています。不溶物である高分子ナイロ
ンに対して室温付近であっても高い加水分解活性を示す非常に珍しい酵素です。また、
KI72株に対する研究の過程で4種のプラスミド欠損誘導株を得ておりNBRC 114185114188
として寄託させていただきました(4)。これらはAhxモノマーの代謝能力に違いが見られま
す(表)。我々はこれらの情報を基にモノマー代謝に関わる酵素を同定しており、これら
酵素によってナイロンから有機酸やアルコールなど様々な有用物質へと変換することも可
能になりつつあります(5)。
 KI72株は発見から既に50年近く経過していますが、令和の時代まで懸案のまま残ってい
た高分子ナイロンのリサイクルに新しい光をもたらす微生物になり得ると我々は期待して
います。読者の皆様の中にナイロン分解微生物の利用方法についてアイデアのある方がい
れば是非ご提案ください!共同で研究を進めませんか。

【文献】
 (1) 根来ら (2019). 月刊バイオインダストリー. 6月号, 4-16.
 (2) 加藤ら (2014). 生物工学会誌. 92, 415-419.
 (3) Negoro et al. (2012). J. Biol. Chem. 287, 5079-5090.
 (4) Negoro et al. (1980). J. Bacteriol. 143, 238-245.
 (5) Takehara et al. (2018). Appl. Microbiol. Biotechnol. 102, 801-814.

表 Arthrobacter sp. NBRC114184~114188のAhx及びその2量体に対する代謝能力の違い
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NBRC No.   	Strain			Phenotype  			Plasmid
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NBRC 114184	KI72		Acd+,	Ald+,	Ahx+		pOAD1,	pOAD2,	pOAD3
NBRC 114185	KI722		Acd-,	Ald-,	Ahx+		pOAD1,		pOAD3
NBRC 114186	KI723		Acd-,	Ald-,	Ahx++		pOAD11,		pOAD3
NBRC 114187	KI723T1		Acd+,	Ald+,	Ahx++		pOAD11,	pOAD2,	pOAD3
NBRC 114188	KI724		Acd-,	Ald-,	Ahx-		pOAD12,		pOAD3
__________________________________________________________________________________________________
Acd+、Ald+、Ahx+はAcd(Ahxの環状2量体)、Ald(Ahxの直鎖状2量体)、Ahxのそれぞれ
に対する代謝活性を示し、高活性は++、不活性は-で示している。

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 4.MALDI-TOF MS微生物同定用ライブラリーの追加提供のお知らせ
   (Saccharomyces属、Aspergillus oryzae、Aspergillus flavus他)
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 NBRCは迅速な微生物識別を技術的に支援するため、MALDI-TOF MS微生物同定用ライブラ
リーを構築し公開しています。この度、NBRCが保有する約120株を用いて、Saccharomyces
属のMALDI-TOF MSライブラリーを作成し公開しました。また、Aspergillus oryzae、
Aspergillus flavus他については、これまでも公開していたビオメリュー社及び島津製作
所社製SARAMIS(TM)用のSuperSpectraライブラリーに加え、新たにブルカー社製
MALDI Biotyper(R)用マススペクトル・ライブラリーを追加公開しました。是非ご利用
ください。

【詳細】 https://www.nite.go.jp/nbrc/industry/maldi/maldi.html

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 5.NBRCの展示
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 以下に出展いたします。ブースではお立ち寄りいただいた皆様からのご相談やご質問に
もお答えします。是非お越しください。

第14回日本ゲノム微生物学会年会
 日時:2020年3月6日(金)~8日(日)
 場所:ウインクあいち
 URL :https://www.sgmj.org/sgmj2020/

日本農芸化学会2020年度福岡大会
 日時:2020年3月26日(木)~28日(土)
 場所:九州大学伊都キャンパス
 URL :http://www.jsbba.or.jp/2020/

また、日本農芸化学会2020年度福岡大会では、以下のシンポジウムや一般講演にてNBRCス
タッフが発表を行います。

◆大会シンポジウム
3月26日(木)午前
バイオエコノミー時代を切り拓く、遺伝子組換え微生物の新しい利用形態「カルタヘナ第
一種使用」の可能性を探る(シンポジウム番号2SYa7)
・遺伝子組換え微細藻類の開放系利用における審査体制整備について
3月27日(金)午前
プラスチックの問題に対峙し農芸化学がすべきことは何か(シンポジウム番号3SYa2)
・プラスチック産業の課題に対する微生物・酵素からの取り組み:序に代えて

◆一般講演
・ヒトマイクロバイオーム解析のためのMock Communityの開発(講演番号3A08p16、ポス
 ター番号P133※)
・Lipomycetaceae科酵母の国内種分布及び新種並びにBabjevia属の再分類・修正(emend
 -ation)について(講演番号3A10a04)
・Water-in-oil ドロップレットを用いた乳酸菌スクリーニング手法の検討(講演番号
 4A10a07)

※本講演はポスター発表(優秀発表)に選ばれました。

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 6.年度始めのNBRC株・DNAリソースの発送休止について
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 システム更新作業のため、3月24日から4月9日に受け付けたNBRC株・DNAリソースのご依
頼は、以下の日程で発送いたします。大変ご迷惑をおかけいたしますが、ご了承ください
ますようお願い申し上げます。

発送休止期間:2020年4月1日(水)~4月6日(月)

NBRC株・DNAリソース発送予定:
 3月24日(火)~3月29日(日)受付分 → 3月31日(火)発送
 3月30日(月)~3月31日(火)受付分 → 4月7日(火)発送
 4月1日(水)~4月2日(木)受付分 → 4月9日(木)発送
 4月3日(金)~4月9日(木)受付分 → 4月14日(火)以降順次発送

※4月の手数料改定以降に依頼書を受領したものについては、改定後の手数料を適用しま
 す。改訂後の手数料は「2.各種手数料の改定のお知らせ」をご覧ください。
※クレジットカード払いの場合は、別途、発送日をご連絡いたします。
※分譲受付が集中する場合や、分譲標品の形態等により、発送日が前後することがござい
 ます。

【詳細】 https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/information/holiday.html

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 編集後記
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 生まれて初めて糠床をつくりました。糠に塩、唐辛子、椎茸、昆布、鰹節、漬け捨て用
の野菜を入れて、定期的にかき混ぜて約3週間。試しにキュウリを漬けてみたところ、しょ
っぱいながらも深みのあるおいしい糠漬けに仕上がりました。糠床作り、大成功のようで
す。次は何を漬けようか、日々の楽しみが出来ました。(MW)

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 ・画像付きのバックナンバーを以下のサイトに掲載しております。受信アドレス変更、
  受信停止も以下のサイトからお手続きいただけます。
  https://www.nite.go.jp/nbrc/cultures/others/nbrcnews/nbrcnews.html
 ・NBRCニュースは配信登録いただいたメールアドレスにお送りしております。
  万が一間違えて配信されておりましたら、お手数ですが、下記のアドレスにご連絡
  ください。
 ・ご質問、転載のご要望など、NBRCニュースについてのお問い合わせは、下記のアド
  レスにご連絡ください。
 ・掲載内容は予告なく変更することがございます。掲載内容を許可なく複製・転載さ
  れることを禁止します。
 ・偶数月の1日(休日の場合はその前後)に配信します。第62号は2020年3月31日に配
  信予定です。

  編集・発行
   独立行政法人製品評価技術基盤機構(NITE)バイオテクノロジーセンター(NBRC)
   NBRCニュース編集局(nbrcnews@nite.go.jp)
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