PET関連物質の無酸素環境での分解機構を解明ーー微生物による分解の仕組みを新規提案 産総研

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産業技術総合研究所(産総研)は2022年7月11日、ポリエチレンテレフタレート(PET)関連物質が、酸素のない嫌気性環境で分解される際に関与する微生物を発見するなど、その分解機構を解明した。

ペットボトルなどに利用されているPETなどのプラスチック材料は、紫外線や生物によってマイクロプラスチックやナノプラスチックに分解され、それを生物が摂取することによる影響が懸念されている。プラスチック分解に関する研究は、海洋表層などの酸素が存在する好気性環境を想定して行われているが、酸素がない嫌気性環境における分解機構については不明な点が多い。

今回の研究は、PETが嫌気性環境へ流出した際に環境動態を評価することを目標とした。嫌気性環境を模擬して、PETのモノマーであるテレフタル酸ビス(2-ヒドロキシエチル、以下BHET)と、原料である難分解性物質テレフタル酸ジメチル(DMT)の分解に関与する微生物の集積培養を実施した。

1H NMR(プロトン-核磁気共鳴)によってBHETとDMTの分解産物を評価した結果、嫌気性環境でもBHETとDMTが微生物による分解を受けることが明らかになった。さらにBHET、DMTの結晶周辺を顕微鏡で観察したところ、結晶に特異的に付着するスパイラル上の微生物を発見。これらの微生物が分解に関与している可能性があることがわかった。

嫌気性培養で得られたBHETとDMTの分解産物と培養物の顕微鏡観察結果

さらに、培養物に含まれる複合微生物群のショットガンメタゲノム解析を実施。その結果、BHETとDMTを分解する可能性のある新しい酵素の存在を発見した。

本研究で推定した嫌気性条件下におけるBHETとDMTの分解経路と分解微生物

今回の研究成果は、PET関連物質の環境での動態と微生物の新機能に関する学術的理解の両方に貢献するという。今後はPETそのものやその他のプラスチック類の嫌気性環境での分解性を評価することで、自然界に拡散したさまざまなプラスチック類の動態を明らかにしていくという。

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