バイオプラスチック「田口 精一さん」

北大大学院工学研究科教授　特殊な酵素大腸菌に導入

力や熱が加わると変形するプラスチックは使い　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　勝手の良さから暮らしに欠かせない素材だ。た　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　だし、原料である石油の有限性などから、植物　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　由来のバイオプラスチックが注目を集めている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遺伝子工学を用いて特殊な酵素機能を組み込　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　み、微生物の体内でバイオプラスチックの合成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　に成功した北大大学院工学研究科の田口精一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教授（バイオ分子工学研究室）は「次は植物。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　最終的にはススキなど雑草でバイオプラスチッ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　クを直接合成させたい」と話す。

バイオプラスチック研究は約８０年前、フランスの　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ルイ・パスツ－ル研究所の研究者が、納豆菌の　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　仲間が体内でプラスチック（ポリヒドロキシアルカ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ン酸＝ＰＨＡ）を作っているのを発見したことに始まる。実用化されてい　　　　　　　　　　　　　　　　　る乳酸プラスチック（ポリ乳酸＝ＰＬＡ）は植物由来の糖や植物油を乳　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　酸発酵させ、金属触媒で化学重合（ポリマ－合成）する複雑な過程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　が必要だったが、田口教授はトヨタ自動車、豊田中央研究所と共同　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　で大腸菌だけで乳酸プラスチックを重合させることに成功、基本特許　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　を出願した。「カギは乳酸をつなげる機能を持つた、生体触媒である　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乳酸重合酵素を２００６年に発見したことです。その酵素遺伝子を大　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　腸菌に導入し機能発現させると細胞内でポリマ－を合成し始めます。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　体外に排出していた乳酸をつなげて蓄積するのです」遺伝子操作さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　れた大腸菌は人間の体脂肪率に例えると８０～９０％までポリマ－を　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ため込む。あとは界面活性剤で生体膜を壊し、漂白剤できれいにする　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　とパウダ－として成形可能で、使用後は微生物によって分解可能だ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　今は培養液１㍑から数十㌘の抽出レベルだが、この「微生物工場」の　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生産効率は徐々に上がっているという。

乳酸重合酵素のもとになつたのは理化学研究所（理研）時代に建設　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　会社と調査中に土壌から見つけたシュ－ドモナス属菌。「基質特異　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　性が広い、いわば浮気性で節操のない性格」の酵素から着手し、試　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　験管内で人為的に誘導したところ、アミノ酸配列６百個のうちわずか　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二つが別のアミノ酸に置き換わることで、本来は重合できなかった乳　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　酸を連結できるス－パ－酵素に変身したのだという。精巧な酵素分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　子の構造と機能、そして進化が魅力だという。「細胞内にぷかぷか　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浮かんでいる多彩な生体物質には情報転換、物質転換という独特の　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生体反応があります。生物は進化の過程でソフィストケ－トされ、完　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　成度がものすごく高い。生体反応は機械以上に正確、精密。それを　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　研究するのがバイオテクノロジ－の醍醐味なのですが、やればやる　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ほど生命現象の奥深さに感心します。」理研時代に実験植物のシロ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　イヌナズナやタバコの葉にＰＨＡを直接合成させることに成功しており、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　今年は北大北方生物圏フィ－ルド科学センタ－と強力してススキなど　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　非可食性の植物での合成を目指す。「将来は水と二酸化炭素を原料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　に、太陽光を浴びながら畑でプラスチックが取れるかも」という話ぶり　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　は環境バイオテクノロジ－時代の本格的な到来を感じさせた。