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» 2016年11月07日 07時00分 UPDATE

自然エネルギー:ラン藻を使うバイオ燃料生産を効率化、凍りにくい燃料も実現 (1/2)

ラン藻は光合成により軽油燃料に相当する炭化水素を生産することが知られている。東京大学は炭化水素生産に関わる酵素のアミノ酸配列を変えるとその生産効率化を向上できることを発見した。再生可能エネルギーであるバイオ燃料の生産効率化や、凍りにくい燃料の生産に応用できる発見だという。

[陰山遼将,スマートジャパン]

 東京大学大学院総合文化研究科の工藤恒大学院生と新井宗仁准教授らの研究グループは2016年11月1日、ラン藻による炭化水素の生産に関係する酵素のアミノ酸配列を変えることで、炭化水素の生産を効率化できることを明らかにしたと発表した。バイオ燃料生産の効率化や凍りにくい燃料の生産などに応用でき、地球温暖化防止に貢献する成果としている(図1)。

図1 ラン藻を利用したバイオ燃料生産のイメージ。大気中の二酸化炭素を吸収して光合成を行うことから、地球温暖化防止に貢献するとして期待されている 出典:東京大学

 化石燃料の代替燃料として、藻類が作り出すバイオ燃料に注目が集まっている。バイオ燃料の原料を生成できる藻類にはさまざまな種類があるが、その一種がラン藻だ。シアノバクテリアとも呼ばれるラン藻は、光合成によって酸素を生み出す細菌で、海水や淡水中などに生息し、軽油に相当する炭化水素(炭素数15/17)を生産できることが知られている。

 近年、ラン藻による炭化水素の生産には、アシル(アシル輸送タンパク質(ACP)還元酵素(AAR)と、アルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ(ADO)という2つの酵素が関係していることが分かっている。これまで酵素ADOのはたらきや構造は明らかになりつつあるが、酵素AARの詳細なはたらきは解明されていなかった(図2)。

図2 ラン藻は 2つの酵素 AARとADOを用いて軽油相当の炭化水素を生産できる。酵素AARは生物が脂肪酸を合成する途中でつくるアシルACPを基質(原料)として、アルデヒドを生産。次に酵素ADP はこのアルデヒドを原料として、軽油に相当する炭化水素を生産する 出典:東京大学

 そこで研究グループは、酵素AARを構成するアミノ酸配列を変えたときに、酵素のはたらきかがどのように変化するのかに着目した。ラン藻には多くの種類があり、それぞれがもつ酵素AARはおたがいに少しずつ異なるアミノ酸配列から構成されている。そこで代表的な12種類のラン藻を選び、それぞれのもつ酵素AARのはたらきを詳細に比較した。具体的にはそれそぞれの酵素AARを異なる大腸菌内に酵素ADOとともに導入し、生産された炭化水素の量と種類を調査した。

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