JP2003319792A - 側鎖にフェニル構造、チエニル構造、シクロヘキシル構造を有する残基を含むユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノエートの分子量制御方法、およびポリヒドロキシアルカノエート - Google Patents
側鎖にフェニル構造、チエニル構造、シクロヘキシル構造を有する残基を含むユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノエートの分子量制御方法、およびポリヒドロキシアルカノエートInfo
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Abstract
ロヘキシル構造を有する残基を含むユニットを分子中に
含むポリヒドロキシアルカノエートの分子量制御方法な
らびに分子量が制御されたポリヒドロキシアルカノエー
トを提供することにある。 【解決手段】 フェニル構造、チエニル構造の少なくと
も1種を有するω−置換アルカン酸(3)、あるいは、
シクロヘキシル構造を有するω-シクロヘキシルアルカ
ン酸(4)、の少なくとも1種類の化合物と、水酸基を
有する化合物と、を含む培地で、前記(3)あるいは前
記(4)の少なくとも1種類の化合物からポリヒドロキ
シアルカノエートを生産する能力を有する微生物を培養
する工程を有することを特徴とするポリヒドロキシアル
カノエートの分子量制御方法。
Description
であるポリヒドロキシアルカノエート(PHA)の分子
量制御方法に関する。更に詳しくは、当該PHAを生産
し体内に蓄積する微生物を用いた当該PHAの分子量制
御方法に関する。
ドロキシ酪酸(PHB)あるいはその他のPHAを生産
し、菌体内に蓄積することが報告されてきた(「生分解
性プラスチックハンドブック」、生分解性プラスチック
研究会編、(株)エヌ・ティー・エス,P178−19
7(1995))(非特許文献1)。これらのポリマー
は従来のプラスチックと同様に、溶融加工等により各種
製品の生産に利用することができる。さらに、生分解性
であるがゆえに、自然界で微生物により完全分解される
という利点を有しており、従来の多くの合成高分子化合
物のように自然環境に残留して汚染を引き起こすことが
ない。また、生体適合性にも優れており、医療用軟質部
材等としての応用も期待されている。
に用いる微生物の種類や培地組成、培養条件等により、
様々な組成や構造のものとなり得ることが知られてお
り、これまで主に、PHAの物性の改良という観点か
ら、このような組成や構造の制御に関する研究がなされ
てきた。
きく2種類に分類することができる。一方は、ポリヒド
ロキシ酪酸(PHB)、ポリヒドロキシ吉草酸(PH
V)、或いはこれらの共重合体に代表される短鎖長PH
A(short−chain−length PHA;
以降scl−PHAと記す)であり、他方は炭素鎖長が
6から14程度までの中鎖長3−ヒドロキシアルカン酸
をユニットとする中鎖長PHA(medium−cha
in−length PHA;以降mcl−PHAと記
す)である。
やグルコン酸といった糖類や、乳酸、ピルビン酸、リン
ゴ酸といった有機酸類が生体内で代謝された産物である
アセチルCoAを出発物質とし、酵素的に二量体化、還
元作用を受けてポリマー化される。
を出発物質とし、脂肪酸分解系であるβ酸化経路により
酵素的にCoA付加、脱水素化、水付加反応を経てポリ
マー化される。
て合成され、実際生体内の酵素群も異なっていることが
詳細な研究により明らかとなっている。
る微生物のうち、ある種の微生物は様々な官能基、残基
を含むPHAを生産することが知られている。
するPHAの研究が盛んになされている。例えば、Ma
kromol.Chem.,191,1957−196
5(1990)(非特許文献2)及びMacromol
ecules,24,5256−5260(1991)
(非特許文献3)には、5−フェニル吉草酸を基質とし
て、シュードモナス オレオボランス (Pseudom
onas oleovorans)が3−ヒドロキシ−
5−フェニル吉草酸をユニットとして含むPHAを生産
することが報告されている。また、Macromole
cules,29,1762−1766(1996)
(非特許文献4)には、5−(4’−トリル)吉草酸を
基質として、シュードモナス オレオボランス (Pse
udomonas oleovorans)が3−ヒド
ロキシ−5−(4’−トリル)吉草酸をユニットとして
含むPHAを生産することが報告されている。
2,2889−2895(1999)(非特許文献5)
には、5−(2’,4’−ジニトロフェニル)吉草酸を
基質として、シュードモナス オレオボランス (Pse
udomonas oleovorans)が3−ヒド
ロキシ−5−(2’,4’−ジニトロフェニル)吉草酸
及び3−ヒドロキシ−5−(4’−ニトロフェニル)吉
草酸をユニットとして含むPHAを生産することが報告
されている。また、Macromol.Chem.Ph
ys.,195,1665−1672(1994)(非
特許文献6)には、11−フェノキシウンデカン酸を基
質として、シュードモナス オレオボランス (Pseu
domonas oleovorans)が3−ヒドロ
キシ−5−フェノキシ吉草酸と3−ヒドロキシ−9−フ
ェノキシノナン酸のPHAコポリマーを生産することが
報告されている。
許文献1)には、3−ヒドロキシ−5−(モノフルオロ
フェノキシ)ペンタノエート(3H5(MFP)P)ユ
ニットあるいは3−ヒドロキシ−5−(ジフルオロフェ
ノキシ)ペンタノエート(3H5(DFP)P)ユニッ
トからなるホモポリマー、少なくとも3H5(MFP)
Pユニットあるいは3H5(DFP)Pユニットを含有
するコポリマー;これらのポリマーを合成するシュード
モナス・プチダ;シュードモナス属を用いた前記のポリ
マーの製造法に関する発明が開示されており、その効果
として、置換基をもつ長鎖脂肪酸を資化して、側鎖末端
が1から2個のフッ素原子が置換したフェノキシ基をも
つポリマーを合成することができ、融点が高く良い加工
性を保持しながら、立体規則性、撥水性を与えることが
できるとしている。
やニトロ基の置換体の研究もなされている。例えば、C
an.J.Microbiol.,41,32−43
(1995)(非特許文献7)及びPolymer I
nternational,39,205−213(1
996)(非特許文献8)には、シュードモナス オレ
オボランス (Pseudomonas oleovor
ans)ATCC29347株及びシュードモナス プ
チダ(Pseudomonas putida)KT2
442株を用いて、オクタン酸とp−シアノフェノキシ
ヘキサン酸或いはp−ニトロフェノキシヘキサン酸を基
質として、3−ヒドロキシ− p−シアノフェノキシヘ
キサン酸或いは3−ヒドロキシ− p−ニトロフェノキ
シヘキサン酸をモノマーユニットとして含むPHAの生
産が報告されている。
romolecules,32,8315−8318
(1999)(非特許文献9)及びPolymer P
reprints,Japan,49(5),1034
(2000)(非特許文献10)には、シュードモナス
プチダ(Pseudomonas putida)27
N01株が11−チオフェノキシ吉草酸を基質とし、3
−ヒドロキシ−5−チオフェノキシ吉草酸及び3−ヒド
ロキシ−7−チオフェノキシヘプタン酸のPHAコポリ
マーを生産することが報告されている。
囲を拡げる意味からその分子量の制御が試みられてい
る。
2)には、Ralstonia eutropha,R
alstonia latus及びComamonas
testosteroniを生産菌株として用い、PH
Bを生合成する際の培養培地中にエチレングリコール、
ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、ブタ
ンジオールやヘキサンジオール、オクタンジオールとい
ったジオール類、ブタントリオール、ポリプロピレング
リコール、グリセロール、ハイドロキノン、ベンゼンジ
メタノール、ペンタエリスリトール及びその誘導体、ソ
ルビトールやマンニトールといった糖アルコール類を加
えることによって数平均分子量を低下せしめることが可
能であることが開示されている。これらの内容は、化学
論文としてBiotechnology and Bi
oengineering,62,106−113(1
999)(非特許文献11),及びInternati
onal Journal of Biologica
l Macromolecules,25,43−53
(1999)(非特許文献12)に詳細に報告されてい
る。
ク」,生分解性プラスチック研究会編,(株)エヌ・テ
ィー・エス,P178−197(1995)
1,1957−1965(1990)
4,5256−5260(1991)
9,1762−1766(1996)
2,2889−2895(1999)
s.,195,1665−1672(1994)
41,32−43(1995)
onal,39,205−213(1996)
2,8315−8318(1999)
s,Japan,49(5),1034(2000)
d Bioengineering,62,106−1
13(1999)
urnal of BiologicalMacrom
olecules,25,43−53(1999)
y Reviews,103,217−230(199
2)
hnology,65,127−161(1998)
術は、酸やアルカリといった化学物質を用いることな
く、PHAの生合成プロセス中で行う事ができるという
メリットを有しており、先に示したように、フェニル基
等の官能基を有するPHAに関しても、その実用用途の
範囲を拡げる意味から分子量の制御技術が要求されてい
るが、そのような技術はこれまで開発されて来なかっ
た。
オフェン構造、シクロヘキシル構造を有する残基を含む
ユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノエート
の分子量制御方法を提供することにある。
を解決すべく鋭意研究の結果、以下のような発明に至っ
た。即ち、本発明は、下記式(1):
ル構造、チエニル構造の少なくとも1種を有する残基を
示す。但し、複数のユニットが存在する場合、少なくと
も2個のユニット間でm及びR1の少なくとも一方が異
なるものであってもよい。)で示される3-ヒドロキシ-
ω-置換アルカン酸ユニット、あるいは、式(2):
ヘキシル基への置換基を示し、R2はH原子、CN基、
NO2基、ハロゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H
7基、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択された少な
くとも一種である。但し、複数のユニットが存在する場
合、少なくとも2個のユニット間でk及びR2の少なく
とも一方が異なるものであってもよい。)で示される3
-ヒドロキシ-ω-シクロヘキシルアルカン酸ユニット、
の少なくとも1種類のユニットを分子中に含むポリヒド
ロキシアルカノエートの分子量制御方法において、式
(3):
ル構造、チエニル構造の少なくとも1種を有する残基を
示す。)で示されるω−置換アルカン酸、あるいは、式
(4):
ヘキシル基への置換基を示し、R4はH原子、CN基、
NO2基、ハロゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H
7基、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択された少な
くとも一種である。)で示されるω-シクロヘキシルア
ルカン酸、の少なくとも1種類の化合物と、水酸基を有
する化合物と、を含む培地で、前記式(3)あるいは前
記式(4)で示される少なくとも1種類の化合物からポ
リヒドロキシアルカノエートを生産する能力を有する微
生物を培養する工程を有することを特徴とするポリヒド
ロキシアルカノエートの分子量制御方法である。
制御剤として用いることで、微生物によるポリマー生成
における分子量制御が可能である点に基づくもので、上
記の構成により効果的な分子量制御を行うことを可能と
するものである。
ル構造、チエニル構造の少なくとも1種を有する残基を
示す。但し、複数のユニットが存在する場合、少なくと
も2個のユニット間でm及びR1の少なくとも一方が異
なるものであってもよい。R16はアルコール類、ジオー
ル類、トリオール類、アルキレングリコール類、ポリエ
チレングリコール類、ポリエチレンオキサイド類、アル
キレングリコールモノエステル類、ポリエチレングリコ
ールモノエステル類、ポリエチレンオキサイドモノエス
テル類化合物から選ばれる少なくとも1種類に由来する
基である。)で示される3-ヒドロキシ-ω-置換アルカ
ン酸ユニット、あるいは、式(17):
ヘキシル基への置換基を示し、R2はH原子、CN基、
NO2基、ハロゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H
7基、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択された少な
くとも一種である。但し、複数のユニットが存在する場
合、少なくとも2個のユニット間でk及びR2の少なく
とも一方が異なるものであってもよい。R17はアルコー
ル類、ジオール類、トリオール類、アルキレングリコー
ル類、ポリエチレングリコール類、ポリエチレンオキサ
イド類、アルキレングリコールモノエステル類、ポリエ
チレングリコールモノエステル類、ポリエチレンオキサ
イドモノエステル類化合物から選ばれる少なくとも1種
類に由来する基である。)で示される3-ヒドロキシ-ω
-シクロヘキシルアルカン酸ユニット、の少なくとも1
種類のユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノ
エートである。
式(4)におけるR4は、シクロヘキシル基への置換基
を示すものであり、そのシクロヘキシル基への置換基は
全てが同一であっても、少なくとも2個の置換基間で異
なるものであってもよい。
なくとも1種類のユニットを分子中に含むポリヒドロキ
シアルカノエートは、式(1)で示されるユニットのみ
有する、式(2)で示されるユニットのみ有する、式
(1)で示されるユニットと式(2)で示されるユニッ
トの両方を有する、のいずれでもよい。また、上記のポ
リヒドロキシアルカノエートが、式(1)で示される2
以上のユニットを有する場合には、その全てのユニット
のm及びR1が同一であっても、少なくとも2個のユニ
ット間でm及びR1の少なくとも一方が異なるものが存
在してもよい。式(1)におけるm及びR1の少なくと
も一方を異ならせる場合には、式(3)で示されるモノ
マーとして、所望のユニット組成が生成されるポリヒド
ロキシアルカノエートに得られるようにqまたはR3の
異なる少なくとも2種以上を用いる。同様に、上記のポ
リヒドロキシアルカノエートが、式(2)で示される2
以上のユニットを有する場合には、その全てのユニット
のk及びR2が同一であっても、少なくとも2個のユニ
ット間でk及びR2の少なくとも一方が異なるものが存
在してもよい。式(2)におけるk及びR2の少なくと
も一方を異ならせる場合には、式(4)で示されるモノ
マーとして、所望のユニット組成が生成されるポリヒド
ロキシアルカノエートに得られるようにrまたはR4の
異なる少なくとも2種以上を用いる。
(3)におけるR3、即ちフェニル構造、チエニル構造
の少なくも1種を有する残基としては、下記式(5)〜
(15)で表される残基または残基群に含まれるものを
好ましい具体例として挙げることができ、これらの少な
くとも1種を式(1)におけるR1、及び式(3)にお
けるR3として用いることができる。式(5):
R5はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、CH=CH2基、COOR51
(R51はH原子、Na原子、K原子のいずれかを表し、
R1の場合のみ選択される。)、CF3基、C2F5基、C
3F7基から選択された少なくとも一種である。)で示さ
れる無置換または置換フェニル基群;式(6):
R6はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5
基、C3F7基から選択された少なくとも一種である。)
で示される無置換または置換フェノキシ基群;式
(7):
R7はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基、C3F7
基から選択された少なくとも一種である。)で示される
無置換または置換ベンゾイル基群;式(8):
R8はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COO
R81(R81はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2
H5基のいずれかを表す。)、SO2R82(R82はOH
基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、O
C2H5のいずれかを表す。)、CH3基、C2H5基、C3
H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択され
た少なくとも一種である。)で示される無置換または置
換フェニルスルファニル基群;式(9):
R9はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COO
R91(R91はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2
H5基のいずれかを表す)、SO2R92(R92はOH基、
ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H
5のいずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、
(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なく
とも一種である。)で示される無置換または置換(フェ
ニルメチル)スルファニル基群;式(10):
式(12):
(13):
R13はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CO
OR131(R131はH原子、Na原子、K原子、CH
3基、C2H5基のいずれかを表す)、SO2R132(R132
はOH基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3
基、OC2H5のいずれかを表す)、CH3基、C2H
5基、C3H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から
選択された少なくとも一種である。)で示されるR1の
場合のみ選択される無置換または置換フェニルスルフィ
ニル基群;式(14):
R14はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CO
OR141(R141はH原子、Na原子、K原子、CH
3基、C2H5基のいずれかを表す)、SO2R142(R142
はOH基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3
基、OC2H5のいずれかを表す)、CH3基、C2H
5基、C3H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から
選択された少なくとも一種である。)で示されるR1の
場合のみ選択される無置換または置換フェニルスルホニ
ル基群;及び、式(15):
(6)におけるR6、上記式(7)におけるR7、上記式
(8)におけるR8、上記式(9)におけるR9、上記式
(13)におけるR13、及び上記式(14)におけるR
14は、芳香環への置換基を示すものであり、その芳香環
への置換基は全てが同一であっても、少なくとも2個の
置換基間で異なるものであってもよい。
51(R51はH原子、Na原子、K原子のいずれかを表
す。)が選択された置換フェニル基、式(13)で示さ
れる無置換または置換フェニルスルフィニル基、式(1
4)で示される無置換または置換フェニルスルホニル基
は、これらの残基に変換可能な残基を含むPHAを合成
後に、適切な変換によって合成するのが好ましい。
クロヘキシル基への置換基を示すものであり、そのシク
ロヘキシル基への置換基は全てが同一であっても、少な
くとも2個の置換基間で異なるものであってもよい。
る少なくとも1種類のユニットを分子中に含むポリヒド
ロキシアルカノエートは、式(16)で示されるユニッ
トのみ有する、式(17)で示されるユニットのみ有す
る、式(16)で示されるユニットと式(17)で示さ
れるユニットの両方を有する、のいずれでもよい。ま
た、上記のポリヒドロキシアルカノエートが、式(1
6)で示される2以上のユニットを有する場合には、そ
の全てのユニットのm及びR1が同一であっても、少な
くとも2個のユニット間でm及びR1の少なくとも一方
が異なるものが存在してもよい。同様に、上記のポリヒ
ドロキシアルカノエートが、式(17)で示される2以
上のユニットを有する場合には、その全てのユニットの
k及びR2が同一であっても、少なくとも2個のユニッ
ト間でk及びR2の少なくとも一方が異なるものが存在
してもよい。
造、チエニル構造の少なくも1種を有する残基として
は、下記式(5)〜(15)で表される残基または残基
群に含まれるものを好ましい具体例として挙げることが
でき、これらの少なくとも1種を式(16)におけるR
1として用いることができる。式(5):
R5はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、CH=CH2基、COOR51
(R51はH原子、Na原子、K原子のいずれかを表
す。)、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択された
少なくとも一種である。)で示される無置換または置換
フェニル基群;式(6):
R6はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5
基、C3F7基から選択された少なくとも一種である。)
で示される無置換または置換フェノキシ基群;式
(7):
R7はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3
基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基、C3F7
基から選択された少なくとも一種である。)で示される
無置換または置換ベンゾイル基群;式(8):
R8はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COO
R81(R81はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2
H5基のいずれかを表す。)、SO2R82(R82はOH
基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、O
C2H5のいずれかを表す。)、CH3基、C2H5基、C3
H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択され
た少なくとも一種である。)で示される無置換または置
換フェニルスルファニル基群;式(9):
R9はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COO
R91(R91はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2
H5基のいずれかを表す)、SO2R92(R92はOH基、
ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H
5のいずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、
(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なく
とも一種である。)で示される無置換または置換(フェ
ニルメチル)スルファニル基群;式(10):
式(12):
(13):
R13はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CO
OR131(R131はH原子、Na原子、K原子、CH
3基、C2H5基のいずれかを表す)、SO2R132(R132
はOH基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3
基、OC2H5のいずれかを表す)、CH3基、C2H
5基、C3H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から
選択された少なくとも一種である。)で示される無置換
または置換フェニルスルフィニル基群;式(14):
R14はH原子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、CO
OR141(R141はH原子、Na原子、K原子、CH
3基、C2H5基のいずれかを表す)、SO2R142(R142
はOH基、ONa基、OK基、ハロゲン原子、OCH3
基、OC2H5のいずれかを表す)、CH3基、C2H
5基、C3H7基、(CH3)2-CH基、(CH3)3-C基から
選択された少なくとも一種である。)で示される無置換
または置換フェニルスルホニル基群;及び、式(1
5):
(6)におけるR6、上記式(7)におけるR7、上記式
(8)におけるR8、上記式(9)におけるR9、上記式
(13)におけるR13、及び上記式(14)におけるR
14は、芳香環への置換基を示すものであり、その芳香環
への置換基は全てが同一であっても、少なくとも2個の
置換基間で異なるものであってもよい。
ては、アルコール類、ジオール類、トリオール類、アル
キレングリコール類、ポリエチレングリコール類、ポリ
エチレンオキサイド類、アルキレングリコールモノエス
テル類、ポリエチレングリコールモノエステル類及びポ
リエチレンオキサイドモノエステル類化合物から選ばれ
る少なくとも1種類を用いることができる。これらを分
子量制御剤として用いることで、微生物によるポリマー
生成における効果的な分子量制御を行うことを可能とな
る。
ール類化合物としては、炭素数3から14の直鎖状及び
分岐状のものが好ましい。
ングリコールモノエステル類化合物としては、その炭素
鎖が、炭素数2から10の直鎖状及び分岐状構造を有し
ているものが好ましい。
レンオキサイド類、ポリエチレングリコールモノエステ
ル類及びポリエチレンオキサイドモノエステル類化合物
の数平均分子量は100から20000の範囲であるこ
とが好ましい。
る分子量制御剤の分子量としては100から500程度
のものがよいが、PHA生産微生物にとって増殖やPH
A生産に対し阻害効果を有する場合、或いはPHA生産
微生物により代謝され所望のPHA分子量制御効果を発
揮し得ない場合があるので注意が必要である。
ば、ポリエチレングリコール200(PEG200)、
ブタノール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタン
ジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2,3−ブ
タントリオール、エチレングリコール、エチレングリコ
ールモノメチルエーテルを挙げることができる。
の際に用いる分子量制御剤の分子量は500から200
0程度のものが好ましく、具体的には平均分子量が60
0から2000の範囲のポリエチレングリコール(PE
G600からPEG2000)を挙げることができる。
御機構は以下の通りである。即ち、通常のPHA生産に
於いては、モノマーユニット前駆体である3−ヒドロキ
シアシルCoAが、PHA合成酵素であるPHAシンタ
ーゼの触媒活性部位システインのチオール基とチオエス
テル結合により共有結合を形成し(酵素−3−ヒドロキ
シアシルチオエステル)、更に近傍の一分子のチオール
基とチオエステル結合により共有結合を形成した3−ヒ
ドロキシアシルCoA(酵素−3−ヒドロキシアシルチ
オエステル)の水酸基と、チオエステル部分が反応する
ことによりエステル結合が生じPHAの伸長反応が進
み、この反応が繰り返されることにより結果としてポリ
マーが合成される。この様な系に水酸基を有する遊離の
前記分子量制御剤が存在した場合には、前記分子量制御
剤の水酸基と酵素−3−ヒドロキシアシルチオエステル
のチオエステル部分が反応してエステル結合を生じた時
点で酵素から遊離することになり、結果としてその時点
でPHAの伸長反応は停止することになる。
は、微生物培養の際の培地に対して0.01%から10
%(質量/容量)、更に好ましくは0.02%から5%
(質量/容量)を添加することがよく、添加次期は培養
初期に一括して添加する方法、培養期間内に数回に分け
て培地中に添加する方法のいずれでも良い。
に、上記式(3)あるいは上記式(4)で示される少な
くとも1種類の化合物からポリヒドロキシアルカノエー
トを生産する能力を有する微生物である。
非常な構成要件である。つまり、先に「従来の技術」の
項で述べた、米国特許6,156,852(特許文献
2)、Biotechnology and Bioe
ngineering,62,106−113(199
9)(非特許文献11),及びInternation
al Journal of Biological
Macromolecules,25,43−53(1
999)(非特許文献12)に開示された技術で用いる
微生物は、この様な性質、即ち、式(3)あるいは式
(4)で示される少なくとも1種類の化合物からポリヒ
ドロキシアルカノエートを生産する能力を有さないから
である。
微生物は、通常ポリ 3−ヒドロキシ酪酸(以下PHB
と記す)、ポリ 3−ヒドロキシ吉草酸(以下PHVと
記す)のホモポリマー或いはこれらのコポリマーを生産
することが報告されているが、PHBに代表される生合
成経路は アセチルCoA→アセトアセチルCoA アセトアセチルCoA→3−ヒドロキシブチリルC
oA 3−ヒドロキシブチリルCoA→ポリ 3−ヒドロ
キシ酪酸 で示される。
(3)あるいは式(4)で示される少なくとも1種類の
化合物が「β酸化経路」と呼ばれる脂肪酸分解経路に導
入され、以下のような変換を受けてポリヒドロキシアル
カノエートを生合成する。即ち、 <1> 式(3)あるいは式(4)で示される少なくとも1
種類の化合物→アシルCoA <2> アシルCoA→エノイルCoA <3> エノイルCoA→3−ヒドロキシアシルCoA <4> 3−ヒドロキシアシルCoA→ポリヒドロキシアル
カノエート に示す経路によりポリマーが生合成される。かかる生合
成経路に対して本発明の分子量制御剤を用いる方法が適
用できる。
成を直接司る酵素は、上記の工程で用いられるものは
PHBシンターゼ或いはshort−chain−le
ngthPHAシンターゼであるのに対し、本発明の<4
>工程で用いられるものはPHAシンターゼ或いはme
dium−chain−lengthPHAシンターゼ
であり、基質特異性が異なった別種の酵素であることが
知られている。これらのことは、FEMS Micro
biology Reviews,103,217−2
30(1992)(非特許文献13)やJounal
of Biotechnology,65,127−1
61(1998)(非特許文献14)等の総説論文に詳
しく記載されている。
米国特許6,156,852(特許文献2)、Biot
echnology and Bioengineer
ing,62,106−113(1999)(非特許文
献11),及びInternational Jour
nal of Biological Macromo
lecules,25,43−53(1999)(非特
許文献12)に開示された技術中で用いられる微生物
と、本発明の方法で使用する微生物とは全く異なってい
る。この様な、本発明の方法で使用する微生物として
は、式(3)あるいは式(4)で示される少なくとも1
種類の化合物からポリヒドロキシアルカノエートを生産
する能力を有する微生物であれば如何なる微生物であっ
ても良いが、その中でも特にシュードモナス(Pseu
domonas)属に属する微生物が望ましく、更に詳
しくはシュードモナス チコリアイ(Pseudomo
nascichorii)、シュードモナス プチダ
(Pseudomonas putida)、シュード
モナス フルオレセンス(Pseudomonas fl
uorecense)、シュードモナス オレオボラン
ス(Pseudomonasoleovorans)、
シュードモナス アルギノーサ(Pseudomona
s aeruginosa)、シュードモナス スツッツ
ェリ(Pseudomonas stutzeri)、
シュードモナス ジェッセニイ(Pseudomona
s jessenii)等が望ましい。更に詳しくは、
さらに詳しくは、シュードモナス チコリアイ YN2株
(Pseudomonas cichorii YN2;
FERM BP−7375)、シュードモナス チコリア
イ H45株(Pseudomonas cichori
i H45、FERM BP−7374)、シュードモナ
ス ジェッセニイ P161株(Pseudomona
sjessenii P161、FERM BP−737
6)、シュードモナス プチダ P91株(Pseud
omonas putida P91、FERM BP−
7373)が挙げられる。これら4種の微生物は独立行
政法人 産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄
託されており、特開2001−288256号公報(特
許文献3)に記載されている微生物である。なお、微生
物は2種以上を混合して用いることもできる。
は、以下のとおりである。リン酸緩衝液及びアンモニウ
ム塩或いは硝酸塩を基本とした無機塩培地に、以下に示
すように種々の必要基質及び栄養素等を加える。まず、
目的とするポリヒドロキシアルカノエートを生産するた
めの基質として、上記式(3)あるいは式(4)で示さ
れる少なくとも1種類の化合物を培地あたり0.01%
から1%(質量/容量)、更に好ましくは0.02%か
ら0.2%(質量/容量)の割合で含有していることが
望ましい。
リヒドロキシアルカノエート生産のためのエネルギー供
給源として、以下の共存基質を、通常培地あたり0.1
%から5%(質量/容量)、更に好ましくは0.2%か
ら2%(質量/容量)の割合で含有していることが望ま
しい。 共存基質: ・天然培地成分:酵母エキス、肉エキス、麦芽エキス、
カザミノ酸、カゼイン加水分解物、ポリペプトン、トリ
プトン、ペプトン等。 ・糖類:グリセロアルデヒド、エリスロース、アラビノ
ース、キシロース、グルコース、ガラクトース、マンノ
ース、フルクトースといったアルドース、グリセロー
ル、エリスリトール、キシリトール等のアルジトール、
グルコン酸等のアルドン酸、グルクロン酸、ガラクツロ
ン酸等のウロン酸、マルトース、スクロース、ラクトー
スといった二糖等。 ・有機酸或いはその塩:ピルビン酸、リンゴ酸、乳酸、
クエン酸、コハク酸、オキサロ酢酸、イソクエン酸、ケ
トグルタル酸、フマル酸或いはその塩等。 ・アミノ酸:グルタミン酸、アスパラギン酸或いはその
塩等。 ・アルカン酸:炭素数4から12の直鎖或いは分岐アル
カン酸等。
びアンモニウム塩或いは硝酸塩等の窒素源を含む無機塩
培地ならいかなる培地でも良いが、窒素源の濃度を調節
することでPHAの生産性を向上せしめることが可能で
ある。
可能な温度であれば良く、15℃から37℃、更に好ま
しくは20℃から30℃程度が適当である。
が増殖し、PHAを生産する培養方法ならいかなる培養
方法でも用いることができる。さらに、バッチ培養、フ
ェドバッチ培養、半連続培養、連続培養等の種類も問わ
ない。液体バッチ培養の形態としては、振とうフラスコ
によって振とうさせて酸素を供給する方法、ジャーファ
ーメンターによる攪拌通気方式の酸素供給方法がある。
としては、上に示した方法の他に、一旦十分に増殖させ
て後に、塩化アンモニウムのような窒素源を制限した培
地へ菌体を移し、目的ユニットの基質となる化合物を加
えた状態で更に培養すると生産性が向上する場合があ
る。
微生物細胞から目的のPHAを分離する方法としては、
通常行なわれている方法を適用することができる。例え
ば、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトンなどの有
機溶媒による抽出が最も簡便ではあるが、それ以外にジ
オキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルが用い
られる場合もある。また、有機溶媒が使用しにくい環境
中においては、SDS等の界面活性剤による処理、リゾ
チーム等の酵素による処理、次亜塩素酸塩、アンモニ
ア、EDTA等の薬剤による処理、或いは超音波破砕
法、ホモジナイザー法、圧力破砕法、ビーズ衝撃法、摩
砕法、擂潰法、凍結融解法のいずれかの方法を用いて微
生物細胞を物理的に破砕することによって、PHA以外
の菌体成分を除去して、PHAを回収する方法を用いる
こともできる。
生物によるPHAの生産と菌体への蓄積、並びに、本発
明における菌体からのPHAの回収は、上記の方法に限
定されるものではない。
成を以下に示す。 (M9培地組成:単位g/L) Na2HPO4:6.3 KH2PO4:3.0 NH4Cl:1.0 NaCl:0.5 (pH=7.0) 更に、良好な増殖及びPHAの生産のために、上記の無
機塩培地に培地に以下に示す微量成分溶液を0.3%
(容量/容量)程度添加した。 (微量成分溶液組成:単位g/L) ニトリロ 三酢酸:1.5;MgSO4:3.0 ;MnSO4:0.5 ;Na
Cl:1.0 ;FeSO4:0.1;CaCl2:0.1 ;CoCl2:0.1 ;Zn
SO4:0.1 ;CuSO4:0.1 ;AlK(SO4)2:0.1 ;H 3BO3:0.
1 ;Na2MoO4:0.1 ;NiCl2:0.1 (実施例1)ポリ 3−ヒドロキシ−5−フェニル吉草
酸(PHPV)のポリエチレングリコールによる分子量
制御−1 ポリペプトン(和光純薬)0.5%(質量/容量(w/
v))、5−フェニル吉草酸0.1%(w/v)及び分
子量制御剤としてポリエチレングリコール200(PE
G200:平均分子量190−210;キシダ化学)を
0%、1%、2%、5%(容量/容量(v/v))含む
M9培地200mLに、予めポリペプトン0.5%を含
むM9培地で30℃、8時間振とう培養したシュードモ
ナス チコリアイ YN2株の培養液を1mL加え、50
0mL容振とうフラスコで30℃、24時間培養した。
培養後、遠心分離により菌体を収穫し、メタノールで洗
浄した後凍結乾燥した。乾燥菌体を秤量後、クロロホル
ムを加え、50℃で24時間攪拌することによりポリマ
ーを抽出した。ポリマーが抽出されたクロロホルムをろ
過し、エバポレーターにより濃縮した後、冷メタノール
で沈殿固化した部分を集め、減圧乾燥して、目的とする
ポリマーを得た。
MR(FT-NMR:Bruker DPX400;1H共鳴周波数:400MH
z;測定核種:1H;使用溶媒:CDCl3;reference:キャ
ピラリ封入TMS/CDCl3;測定温度:室温)によって行っ
たところ、ほぼポリ 3−ヒドロキシ−5−フェニル吉
草酸(以下PHPVと記す)のホモポリマーであった
(以下の式(18))。
ーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した
(東ソー HLC−8220 GPC、カラム:東ソー
TSK−GEL SuperHM−H、溶媒:クロロホ
ルム、ポリスチレン換算)。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表1に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例2)PHPVのポリエチレングリコールによる
分子量制御−2 分子量制御剤としてPEG200の替わりにPEG60
0(平均分子量:570−630)にした以外は実施例
1と同様の方法で実験を行った。1H−NMRにより解
析した、得られたポリマーの構造は実施例1と同じくほ
ぼPHPVホモポリマーであった。得られた菌体及びポ
リマーの重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られた
ポリマーの分子量及び分子量分布を表2に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例3)PHPVのポリエチレングリコールによる
分子量制御−3 分子量制御剤としてPEG200の替わりにPEG20
00(平均分子量:1800−2200)にした以外は
実施例1と同様の方法で実験を行った。1H−NMRに
より解析した、得られたポリマーの構造は実施例1と同
じくほぼPHPVホモポリマーであった。得られた菌体
及びポリマーの重量、菌体あたりのポリマー重量比、得
られたポリマーの分子量及び分子量分布を表3に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例4)ポリ 3−ヒドロキシ−5−フェノキシ吉
草酸のポリエチレングリコールによる分子量制御 ポリペプトン0.5%(w/v)、5−フェノキシ吉草
酸0.1%(w/v)を含み、分子量制御剤としてPE
G200を含まない、或いは1%(v/v)含むM9培
地200mLに、予めポリペプトン0.5%を含むM9
培地で30℃、8時間振とう培養したシュードモナス
チコリアイ YN2株、シュードモナスプチダ P161
株の培養液をそれぞれ1mL加え、500mL容振とう
フラスコで30℃、45時間培養した。培養後、実施例
1に示す方法と同様の方法で、目的とするポリマーを得
た。
MRによって行ったところ、何れもほぼポリ 3−ヒド
ロキシ−5−フェノキシ吉草酸のホモポリマーであった
(以下の式(19))。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表4に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例5)PHPVの各種分子量制御剤による分子量
制御 ポリペプトン0.5%(w/v)、5−フェニル吉草酸
0.1%(w/v)及び分子量制御剤を含まない、或い
は分子量制御剤としてPEG200、イソプロパノール
(キシダ化学)、n−ブタノール(キシダ化学)を各
0.1%(v/v)含むM9培地200mLに、予めポ
リペプトン0.5%を含むM9培地で30℃、8時間振
とう培養したシュードモナス チコリアイ YN2株の培
養液を1mL加え、500mL容振とうフラスコで30
℃、40時間培養した。培養後、実施例1に示す方法と
同様の方法で、目的とするポリマーを得た。
MRによって行ったところ、何れもほぼPHPVのホモ
ポリマーであった。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表5に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布;IP
A:イソプロパノール;BA:n−ブタノール (実施例6)ポリ 3−ヒドロキシ−5−(フェニルス
ルファニル)吉草酸の各種分子量制御剤による分子量制
御 ポリペプトン0.5%及び5−(フェニルスルファニ
ル)吉草酸0.1%を含み、分子量制御剤を含まない、
或いは分子量制御剤として1,2−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
1,2,3−ブタントリオール、エチレングリコール、
エチレングリコールモノメチルエーテル各0.1%(v
/v)を含むM9培地200mLに、予めポリペプトン
0.5%を含むM9培地で30℃、8時間振とう培養し
たシュードモナス チコリアイ YN2株の培養液を1m
L加え、500mL容振とうフラスコで30℃、48時
間培養した。培養後、実施例1に示す方法と同様の方法
で、目的とするポリマーを得た。
MRによって行ったところ、何れもほぼポリ 3−ヒド
ロキシ−5−(フェニルスルファニル)吉草酸のホモポ
リマーであった(以下の式(20))。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表6に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布;1,2
−BD:1,2−ブタンジオール;1,4−BD:1,
4−ブタンジオール;1,6−HD:1,6−ヘキサン
ジオール、1,2,3−BT:1,2,3−ブタントリ
オール;EG:エチレングリコール;MEG:エチレン
グリコールモノメチルエーテル (実施例7)ポリ 3−ヒドロキシ−5−(2−チエニ
ル)吉草酸のPEGによる分子量制御 酵母エキス(Difco)0.5%、5−(2−チエニ
ル)吉草酸0.1%を含み、分子量制御剤としてPEG
200を含まない、或いは1%(v/v)含むM9培地
200mLに、予め酵母エキス0.5%を含むM9培地
で30℃、8時間振とう培養したシュードモナス プチ
ダP91株の培養液をそれぞれ1mL加え、500mL
容振とうフラスコで30℃、45時間培養した。培養
後、実施例1に示す方法と同様の方法で、目的とするポ
リマーを得た。
MRによって行ったところ、ほぼポリ 3−ヒドロキシ
−5−(2−チエニル)吉草酸のホモポリマーであった
(以下の式(21))。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表7に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例8)ポリ 3−ヒドロキシ−5−(4−フルオ
ロフェニル)吉草酸のPEGによる分子量制御 D−グルコース(キシダ化学)0.5%、5−(4−フ
ルオロフェニル)吉草酸0.1%を含み、分子量制御剤
としてPEG200を含まない、或いは1%(v/v)
含むM9培地200mLに、予めポリペプトン0.5%
を含むM9培地で30℃、8時間振とう培養したシュー
ドモナス チコリアイ YN2株の培養液をそれぞれ1m
L加え、500mL容振とうフラスコで30℃、48時
間培養した。培養後、実施例1に示す方法と同様の方法
で、目的とするポリマーを得た。
MRによって行ったところ、ほぼポリ 3−ヒドロキシ
−5−(4−フルオロフェニル)吉草酸のホモポリマー
であった(以下の式(22))。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表8に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例9)ポリ 3−ヒドロキシ−4−フェニル酪
酸、及びポリ 3−ヒドロキシ−6−フェニルヘキサン
酸のPEGによる分子量制御 ポリマー合成基質を4−フェニル酪酸及び6−フェニル
ヘキサン酸に変更した以外は実施例8と同様の方法でP
EG200の分子量制御効果を評価した。得られたポリ
マーの構造決定を、1H−NMRによって行ったとこ
ろ、それぞれほぼポリ 3−ヒドロキシ−4−フェニル
酪酸(以下の式(23))及び3−ヒドロキシ−6−フ
ェニルヘキサン酸(以下の式(24))のホモポリマー
であった。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表9に示す。
ェニル酪酸;PHPHx:3−ヒドロキシ−6−フェニ
ルヘキサン酸;CDW:菌体乾燥重量;PDW:ポリマ
ー乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重
量;Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例10)ポリ 3−ヒドロキシ−4−シクロヘキ
シル酪酸のPEGによる分子量制御 増殖基質をD−グルコースからポリペプトンに変更し、
ポリマー生合成基質を4−シクロヘキシル酪酸に変更し
て、実施例8と同様に評価した。得られたポリマーの構
造決定を、1H−NMRによって行ったところ、ほぼポ
リ 3−ヒドロキシ−4−シクロヘキシル酪酸のホモポ
リマーであった(以下の式(25))。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表10に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例11)3−ヒドロキシ−5−フェノキシ吉草酸
及び3−ヒドロキシ−5−(4−シアノフェノキシ)吉
草酸ユニット含有PHAのPEGによる分子量制御 ポリペプトン0.5%及び5−(4−シアノフェノキ
シ)吉草酸、5−フェノキシ吉草酸をそれぞれ0.05
%含み、分子量制御剤としてPEG200を含まない、
或いは1%(v/v)含むM9培地200mLに、予め
ポリペプトン0.5%を含むM9培地で30℃、8時間
振とう培養したシュードモナス チコリアイ YN2株の
培養液をそれぞれ1mL加え、500mL容振とうフラ
スコで30℃、48時間培養した。培養後、実施例1に
示す方法と同様の方法で精製を行い、更にアセトン可溶
成分のみを回収することで目的とするポリマーを得た。
MRによって行ったところ、以下の式(26)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C:D=2:25:
5:68(PEGを含まない系)及び3:24:7:6
6(PEGを含んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−
フェノキシ吉草酸及び3−ヒドロキシ−5−(4−シア
ノフェノキシ)吉草酸ユニットを含むPHAであること
が示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表11に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例12)3−ヒドロキシ−5−フェノキシ吉草酸
及び3−ヒドロキシ−5−(4−ニトロフェノキシ)吉
草酸ユニット含有PHAのPEGによる分子量制御 ポリマー生産基質のうち5−(4−シアノフェノキシ)
吉草酸を5−(4−ニトロフェノキシ)吉草酸変更した
以外は実施例11と同様の方法でポリマーを得、PEG
による分子量制御効果を評価した。
MRによって行ったところ、以下の式(27)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C:D=2:22:
4:72(PEGを含まない系)及び4:23:5:6
8(PEGを含んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−
フェノキシ吉草酸及び3−ヒドロキシ−5−(4−ニト
ロフェノキシ)吉草酸ユニットを含むPHAであること
が示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表12に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例13)3−ヒドロキシ−5−フェノキシ吉草
酸、3−ヒドロキシ−7−フェノキシヘプタン酸及び3
−ヒドロキシ−9−フェノキシノナン酸ユニット含有P
HAのPEGによる分子量制御 ポリマー合成基質として11−フェノキシウンデカン酸
を用い、生産菌株としてシュードモナス チコリアイ H
45株を用いた以外は実施例10と同様の操作を行って
ポリマーを得、PEGによる分子量制御評価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(28)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C:D:E=3:
1:34:51:11(PEGを含まない系)及び3:
1:35:52:9(PEGを含んだ系)である、3−
ヒドロキシ−5−フェノキシ吉草酸、3−ヒドロキシ−
7−フェノキシヘプタン酸及び3−ヒドロキシ−9−フ
ェノキシノナン酸ユニットを含むPHAであることが示
された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表13に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例14)3−ヒドロキシ−5−(2−チエノイ
ル)吉草酸ユニット含有PHAのPEGによる分子量制
御 ポリマー合成基質として5−(2−チエノイル)吉草酸
を用いた以外は実施例8と同様の操作を行ってポリマー
を得、PEGによる分子量制御評価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(29)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C=1:37:62
(PEGを含まない系)及び1:35:64(PEGを
含んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−(2−チエノ
イル)吉草酸ユニットを含むPHAであることが示され
た。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表14に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例15)3−ヒドロキシ−5−ベンゾイル吉草酸
ユニット含有PHAのPEGによる分子量制御 ポリマー合成基質として5−ベンゾイル吉草酸を用いた
以外は実施例8と同様の操作を行ってポリマーを得、P
EGによる分子量制御評価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(30)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:=16:84(PE
Gを含まない系)及び15:85(PEGを含んだ系)
である、3−ヒドロキシ−5−ベンゾイル吉草酸ユニッ
トを含むPHAであることが示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表15に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例16)3−ヒドロキシ−5−(2−チエニルチ
オ)吉草酸ユニット含有PHAのPEGによる分子量制
御 ポリマー合成基質として5−(2−チエニルチオ)吉草
酸を用いた以外は実施例11と同様の操作を行ってポリ
マーを得、PEGによる分子量制御評価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(31)に示すポ
リ 3−ヒドロキシ−5−(2−チエニルチオ)吉草酸
のほぼホモポリマーであることが示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表16に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例17)3−ヒドロキシ−5−[(フェニルメチ
ル)スルファニル]吉草酸ユニット含有PHAのPEG
による分子量制御 ポリマー合成基質として5−[(フェニルメチル)スル
ファニル]吉草酸を用いた以外は実施例8と同様の操作
を行ってポリマーを得、PEGによる分子量制御評価を
行った。
MRによって行ったところ、以下の式(32)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C=2:8:90
(PEGを含まない系)及び2:9:89(PEGを含
んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−[(フェニルメ
チル)スルファニル]吉草酸ユニットを含むPHAであ
ることが示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表17に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例18)3−ヒドロキシ−5−フェニル吉草酸及
び3−ヒドロキシ−5−(4−ビニルフェニル)吉草酸
ユニット含有PHAのPEGによる分子量制御ポリマー
合成基質として5−フェニル吉草酸(0.09%)及び
5−(4−ビニルフェニル)吉草酸(0.02%)を用
い、クロロホルムによる抽出条件を23.5℃で72時
間とした以外は実施例10と同様の操作を行ってポリマ
ーを得、PEGによる分子量制御評価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(33)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C=1:14:85
(PEGを含まない系)及び1:15:84(PEGを
含んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−フェニル吉草
酸及び3−ヒドロキシ−5−(4−ビニルフェニル)吉
草酸ユニットを含むPHAであることが示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表18に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例19)3−ヒドロキシ−5−[(メチルスルフ
ァニル)フェノキシ]吉草酸ユニット含有PHAのPE
Gによる分子量制御 ポリマー合成基質として5−[(メチルスルファニル)
フェノキシ]吉草酸を用いた以外は実施例10と同様の
操作を行ってポリマーを得、PEGによる分子量制御評
価を行った。
MRによって行ったところ、以下の式(34)の組成式
に示すユニットの割合は、A:B:C=8:68:24
(PEGを含まない系)及び7:66:27(PEGを
含んだ系)である、3−ヒドロキシ−5−[(メチルス
ルファニル)フェノキシ]吉草酸ユニットを含むPHA
であることが示された。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表19に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布 (実施例20)分子量制御されたポリ 3−ヒドロキシ
−5−(フェニルスルファニル)吉草酸のポリ 3−ヒ
ドロキシ−5−(フェニルスルホニル)吉草酸への変換 実施例6で得られたポリ 3−ヒドロキシ−5−(フェ
ニルスルファニル)吉草酸のホモポリマーを(以下の式
(20))、酸化処理によりポリ 3−ヒドロキシ−5
−(フェニルスルホニル)吉草酸に変換した。
を100mL容ナスフラスコ中に加え、クロロホルム1
0mLを加えて溶解した。これを氷浴下に置き、クロロ
ホルム20mLに溶解したメタクロロ過安息香酸138
6mgをゆっくり加えて攪拌した。75分間、氷浴下で
攪拌した後、水100mL及び亜硫酸水素ナトリウムを
3020mg加えた。その後、クロロホルムにより抽出
を行い、ポリマーを回収した。次に、100mLエタノ
ールを加えて、2回洗浄し、減圧乾燥することでポリマ
ーを得た。
(FT−NMR:Bruker DPX400;共鳴周波数:
400MHz;測定核種:1H;使用溶媒:CDCl3;re
ference:キャピラリ封入TMS/CDCl3;測定温
度:室温)によって行った。その結果、式(35)によ
って示される3‐ヒドロキシ‐5‐(フェニルスルホニ
ル)吉草酸のホモポリマーであることが確認された。
様にGPCにより測定した。得られたポリマーの重量、
得られたポリマーの分子量及び分子量分布を表20に示
す。
分布;1,2−BD:1,2−ブタンジオール;1,4
−BD:1,4−ブタンジオール;1,6−HD:1,
6−ヘキサンジオール、1,2,3−BT:1,2,3
−ブタントリオール;EG:エチレングリコール;ME
G:エチレングリコールモノメチルエーテル (実施例21)分子量制御された3−ヒドロキシ−5−
フェニル吉草酸及び3−ヒドロキシ−5−(4−ビニル
フェニル)吉草酸ユニット含有PHAの酸化処理による
3−ヒドロキシ−5−フェニル吉草酸及び3−ヒドロキ
シ−5−(4−カルボキシフェニル)吉草酸ユニット含
有PHAへの変換 実施例18で得られた3−ヒドロキシ−5−フェニル吉
草酸及び3−ヒドロキシ−5−(4−ビニルフェニル)
吉草酸ユニットを含むPHA(式(36))の酸化処理
による3−ヒドロキシ−5−フェニル吉草酸及び3−ヒ
ドロキシ−5−(4−カルボキシフェニル)吉草酸ユニ
ット含有PHAへの変換を行った。
雰囲気下、100mLフラスコに3−ヒドロキシ−ω−
(4−ビニルフェニル)アルカン酸ユニットを含むポリ
エステル0.3g、18−クラウン−6−エーテル0.
1923g、ジクロロメタン10.0mLを入れて、攪
拌した。フラスコを氷浴につけて、反応系を0℃にし
た。30分後、過マンガン酸カリウム0.1517gを
加え、アルミホイルで反応容器を包み、21時間攪拌し
た。反応終了後、亜硫酸水素ナトリウムを溶解させた水
を加え、その反応溶液をメタノールに再沈殿させること
により、ポリマーを回収した。ここで得られたポリマー
を、クロロホルムを用いて透析を行い、精製した。
変換−赤外吸収(FT−IR)スペクトル(Nicol
et AVATAR360 FT−IR)により分析を
行った。その結果、1693cm-1に新たにカルボン酸
に由来する吸収が見られたことから、得られたPHAは
3−ヒドロキシ−ω−(4−カルボキシフェニル)アル
カン酸ユニットを有することが判明した。
ルジアゾメタンを反応させたものを 1H−NMR (FT−NMR:
Bruker DPX400;1H共鳴周波数:400
MHz;測定核種:1H;使用溶媒:CDCl3;ref
erence:キャピラリ封入TMS/CDCl3;測
定温度:室温)によって行ったところ、下記式(3
7):
キシアルカノエート共重合体であることが確認された。
ルジアゾメタンを反応させたものについて、平均分子量
をゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GP
C;東ソーHLC-8220、カラム;東ソー TSK-GE
L Super HM-H、溶媒;クロロホルム、ポリスチレ
ン換算)により評価した。得られたポリマーの重量、得
られたポリマーの分子量及び分子量分布を表21に示
す。
分布 (実施例22)3−ヒドロキシ−5−[(フェニルメチ
ル)オキシ]吉草酸ユニット含有PHAのPEGによる
分子量制御 ポリマー合成基質として5−[(フェニルメチル)オキ
シ]吉草酸を用いた以外は実施例8と同様の操作を行っ
てポリマーを得、PEGによる分子量制御評価を行っ
た。
MRによって行ったところ、以下の式(38)に示す3
−ヒドロキシ−5−[(メチルスルファニル)フェノキ
シ]吉草酸ユニットのホモポリマーであることが示され
た。
様にGPCにより測定した。得られた菌体及びポリマー
の重量、菌体あたりのポリマー重量比、得られたポリマ
ーの分子量及び分子量分布を表22に示す。
乾燥重量;P/C:ポリマー乾燥重量/菌体乾燥重量;
Mn:数平均分子量;Mw/Mn:分子量分布
造、チオフェン構造、シクロヘキシル構造を有する残基
を含むユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノ
エートの分子量制御が可能となり、また、分子量制御さ
れたポリヒドロキシアルカノエートの提供が可能となっ
た。
Claims (12)
- 【請求項1】 下記式(1): 【化1】 (mは1〜8の整数を表し、R1はフェニル構造、チエ
ニル構造の少なくとも1種を有する残基を示す。但し、
複数のユニットが存在する場合、少なくとも2個のユニ
ット間でm及びR1の少なくとも一方が異なるものであ
ってもよい。)で示される3-ヒドロキシ-ω-置換アル
カン酸ユニット、あるいは、式(2): 【化2】 (kは0〜8の整数を表し、R2はシクロヘキシル基へ
の置換基を示し、R2はH原子、CN基、NO2基、ハロ
ゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C
2F5基、C3F7基から選択された少なくとも一種であ
る。但し、複数のユニットが存在する場合、少なくとも
2個のユニット間でk及びR2の少なくとも一方が異な
るものであってもよい。)で示される3-ヒドロキシ-ω
-シクロヘキシルアルカン酸ユニット、の少なくとも1
種類のユニットを分子中に含むポリヒドロキシアルカノ
エートの分子量制御方法において、式(3): 【化3】 (qは1〜8の整数を表し、R3はフェニル構造、チエ
ニル構造の少なくとも1種を有する残基を示す。)で示
されるω−置換アルカン酸、あるいは、式(4): 【化4】 (rは0〜8の整数を表し、R4はシクロヘキシル基へ
の置換基を示し、R4はH原子、CN基、NO2基、ハロ
ゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C
2F5基、C3F7基から選択された少なくとも一種であ
る。)で示されるω-シクロヘキシルアルカン酸、の少
なくとも1種類の化合物と、水酸基を有する化合物と、
を含む培地で、前記式(3)あるいは前記式(4)で示
される少なくとも1種類の化合物からポリヒドロキシア
ルカノエートを生産する能力を有する微生物を培養する
工程を有することを特徴とするポリヒドロキシアルカノ
エートの分子量制御方法。 - 【請求項2】 前記R1およびR3が、式(5): 【化5】 (式中、R5は芳香環への置換基を示し、R5はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、CH=CH2基、COOR51(R51はH原
子、Na原子、K原子のいずれかを表し、R1の場合の
み選択される。)、CF3基、C2F5基、C3F7基から
選択された少なくとも一種である。)で示される無置換
または置換フェニル基群;式(6): 【化6】 (式中、R6は芳香環への置換基を示し、R6はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5基、C3F7基か
ら選択された少なくとも一種である。)で示される無置
換または置換フェノキシ基群;式(7): 【化7】 (式中、R7は芳香環への置換基を示し、R7はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択され
た少なくとも一種である。)で示される無置換または置
換ベンゾイル基群;式(8): 【化8】 (式中、R8は芳香環への置換基を示し、R8はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR81(R81は
H原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基のいず
れかを表す。)、SO2R82(R82はOH基、ONa
基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5のい
ずれかを表す。)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示される無置換または置換フェニル
スルファニル基群;式(9): 【化9】 (式中、R9は芳香環への置換基を示し、R9はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR91(R91は
H原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基のいず
れかを表す)、SO2R92(R92はOH基、ONa基、
OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5のいずれ
かを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-
CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくとも一種
である。)で示される無置換または置換(フェニルメチ
ル)スルファニル基群;式(10): 【化10】 で示される2−チエニル基;式(11): 【化11】 で示される2−チエニルスルファニル基;式(12): 【化12】 で示される2−チエニルカルボニル基;式(13): 【化13】 (式中、R13は芳香環への置換基を示し、R13はH原
子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR131(R
131はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基の
いずれかを表す)、SO2R132(R132はOH基、ON
a基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5の
いずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示されるR1の場合のみ選択される
無置換または置換フェニルスルフィニル基群;式(1
4): 【化14】 (式中、R14は芳香環への置換基を示し、R14はH原
子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR141(R
141はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基の
いずれかを表す)、SO2R142(R142はOH基、ON
a基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5の
いずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示されるR1の場合のみ選択される
無置換または置換フェニルスルホニル基群;及び、式
(15): 【化15】 で示される(フェニルメチル)オキシ基;から選択され
た残基である請求項1に記載の分子量制御方法。 - 【請求項3】 前記水酸基を有する化合物が、アルコー
ル類、ジオール類、トリオール類、アルキレングリコー
ル類、ポリエチレングリコール類、ポリエチレンオキサ
イド類、アルキレングリコールモノエステル類、ポリエ
チレングリコールモノエステル類及びポリエチレンオキ
サイドモノエステル類化合物から選ばれる少なくとも1
種類である請求項1または2に記載の分子量制御方法。 - 【請求項4】 前記アルコール類、ジオール類及びトリ
オール類化合物が、炭素数3から14の直鎖状及び分岐
状のアルコール類、ジオール類及びトリオール類である
請求項3に記載の分子量制御方法。 - 【請求項5】 前記アルキレングリコール類及びアルキ
レングリコールモノエステル類化合物の炭素鎖が、炭素
数2から10の直鎖状及び分岐状構造を有している請求
項3に記載の分子量制御方法。 - 【請求項6】 前記ポリエチレングリコール類、ポリエ
チレンオキサイド類、ポリエチレングリコールモノエス
テル類、ポリエチレンオキサイドモノエステル類化合物
の数平均分子量が、100から20000の範囲である
請求項3に記載の分子量制御方法。 - 【請求項7】 前記水酸基を有する化合物の濃度が、微
生物培養の際の培地に対して0.01%から10%(質
量/容量)である請求項1から6のいずれかに記載の分
子量制御方法。 - 【請求項8】 前記水酸基を有する化合物の濃度が、微
生物培養の際の培地に対して0.02%から5%(質量
/容量)である請求項7に記載の分子量制御方法。 - 【請求項9】 前記微生物が、シュードモナス(Pse
udomonas)属に属する微生物である請求項1か
ら8のいずれかに記載の分子量制御方法。 - 【請求項10】 前記微生物が、シュードモナス チコ
リアイ YN2株(Pseudomonas cicho
rii YN2;FERM BP−7375)、シュード
モナス チコリアイ H45株(Pseudomonas
cichorii H45、FERM BP−737
4)、シュードモナス ジェッセニイ P161株(Ps
eudomonas jessenii P161、FE
RM BP−7376)及びシュードモナス プチダ P
91株(Pseudomonasputida P9
1、FERM BP−7373)の1つ以上の株である
請求項9に記載の分子量制御方法。 - 【請求項11】 下記式(16): 【化16】 (mは1〜8の整数を表し、R1はフェニル構造、チエ
ニル構造の少なくとも1種を有する残基を示す。但し、
複数のユニットが存在する場合、少なくとも2個のユニ
ット間でm及びR1の少なくとも一方が異なるものであ
ってもよい。R16はアルコール類、ジオール類、トリオ
ール類、アルキレングリコール類、ポリエチレングリコ
ール類、ポリエチレンオキサイド類、アルキレングリコ
ールモノエステル類、ポリエチレングリコールモノエス
テル類、ポリエチレンオキサイドモノエステル類化合物
から選ばれる少なくとも1種類に由来する基である。)
で示される3-ヒドロキシ-ω-置換アルカン酸ユニッ
ト、あるいは、式(17): 【化17】 (kは0〜8の整数を表し、R2はシクロヘキシル基へ
の置換基を示し、R2はH原子、CN基、NO2基、ハロ
ゲン原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C
2F5基、C3F7基から選択された少なくとも一種であ
る。但し、複数のユニットが存在する場合、少なくとも
2個のユニット間でk及びR2の少なくとも一方が異な
るものであってもよい。R17はアルコール類、ジオール
類、トリオール類、アルキレングリコール類、ポリエチ
レングリコール類、ポリエチレンオキサイド類、アルキ
レングリコールモノエステル類、ポリエチレングリコー
ルモノエステル類、ポリエチレンオキサイドモノエステ
ル類化合物から選ばれる少なくとも1種類に由来する基
である。)で示される3-ヒドロキシ-ω-シクロヘキシ
ルアルカン酸ユニット、の少なくとも1種類のユニット
を分子中に含むポリヒドロキシアルカノエート。 - 【請求項12】 前記R1が、式(5): 【化18】 (式中、R5は芳香環への置換基を示し、R5はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、CH=CH2基、COOR51(R51はH原
子、Na原子、K原子のいずれかを表す。)、CF
3基、C2F5基、C3F7基から選択された少なくとも一
種である。)で示される無置換または置換フェニル基
群;式(6): 【化19】 (式中、R6は芳香環への置換基を示し、R6はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5基、C3F7基か
ら選択された少なくとも一種である。)で示される無置
換または置換フェノキシ基群;式(7): 【化20】 (式中、R7は芳香環への置換基を示し、R7はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、
C3H7基、CF3基、C2F5基、C3F7基から選択され
た少なくとも一種である。)で示される無置換または置
換ベンゾイル基群;式(8): 【化21】 (式中、R8は芳香環への置換基を示し、R8はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR81(R81は
H原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基のいず
れかを表す。)、SO2R82(R82はOH基、ONa
基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5のい
ずれかを表す。)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示される無置換または置換フェニル
スルファニル基群;式(9): 【化22】 (式中、R9は芳香環への置換基を示し、R9はH原子、
ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR91(R91は
H原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基のいず
れかを表す)、SO2R92(R92はOH基、ONa基、
OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5のいずれ
かを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-
CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくとも一種
である。)で示される無置換または置換(フェニルメチ
ル)スルファニル基群;式(10): 【化23】 で示される2−チエニル基;式(11): 【化24】 で示される2−チエニルスルファニル基;式(12): 【化25】 で示される2−チエニルカルボニル基;式(13): 【化26】 (式中、R13は芳香環への置換基を示し、R13はH原
子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR131(R
131はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基の
いずれかを表す)、SO2R132(R132はOH基、ON
a基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5の
いずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示される無置換または置換フェニル
スルフィニル基群;式(14): 【化27】 (式中、R14は芳香環への置換基を示し、R14はH原
子、ハロゲン原子、CN基、NO2基、COOR141(R
141はH原子、Na原子、K原子、CH3基、C2H5基の
いずれかを表す)、SO2R142(R142はOH基、ON
a基、OK基、ハロゲン原子、OCH3基、OC2H5の
いずれかを表す)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(C
H3)2-CH基、(CH3)3-C基から選択された少なくと
も一種である。)で示される無置換または置換フェニル
スルホニル基群;及び、式(15): 【化28】 で示される(フェニルメチル)オキシ基;から選択され
た残基である請求項11に記載のポリヒドロキシアルカ
ノエート。
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