日本橫濱橡膠公司、日本理化學研究所(以下簡稱 「理研」)和日本瑞翁公司(Zeon)通過共同研究,全球首次開發出了可由生物質(生物資源)高效生成異戊二烯的新技術。異戊二烯是汽車輪胎等使用的合成橡膠(聚異戊二烯橡膠)的原料。目前,異戊二烯是作為石腦油熱裂解的副產物進行工業生產的,此次開發的新技術可降低對石油的依賴度,有助於削減二氧化碳,緩解地球變暖問題。
橫濱橡膠、理研以及瑞翁從2013年開始推進共同研究,2015年利用 「in silico代謝設計技術」,在計算機仿真中發現了異戊二烯的新合成方法。此次開發的新技術就是以此為基礎,於全球首次構築了新的人工途徑並製作高活性酶,創造出了具備優異的異戊二烯生成能力的細胞。成功在該細胞內(in vivo)完成了從起始原料生物質(糖)到異戊二烯生成的全部過程。然後使生成的異戊二烯聚合,便成功合成出聚異戊二烯橡膠。研究過程中使用了理研環境資源科學研究中心(CSRS)保有的細胞設計技術和植物科學技術。
在自然界中,異戊二烯是由甲羥戊酸(由糖生成的中間物質)經過5個階段的反應生成的,但利用此次新構築的人工途徑,從甲羥戊酸生成異戊二烯只需2個階段。而且,高活性酶具備令人吃驚的異戊二烯生成能力,這是自然界的酶無法實現的。將其導入原本不具備異戊二烯生成能力的大腸桿菌,使之具備異戊二烯生成能力後,可高效率地人工生成異戊二烯。此外還確認,同為合成橡膠的丁二烯等二烯橡膠也可以運用這種技術。
在細胞內生產異戊二烯的情形
利用新技術聚合的聚異戊二烯橡膠
文 客觀日本編輯部