酵素班　〜酵素によって環境汚染物質を分解する（バイオレメディエーション）〜

　はじめに

　近年問題となっているダイオキシン類に代表される環境汚染物質は、構造的に非常に安定であり、生分解を受けにくいために自然界に残ることになる。これらの化学物質は、食物連鎖により人体へ取り込まれると蓄積され、悪影響を及ぼすことが大きな問題になっている。この問題を解決するためには、環境汚染物質を自然界に放出しないことが挙げられるが、すでに自然界中に存在するものを処理することも必要となっている。そこで、現在では微生物分解法と呼ばれる省エネルギーでクリーンな処理法が注目され、この手法により、難分解性化合物である環境汚染物質の分解について多くの研究が行われている。しかしながら、これらの研究は水溶液中での分解反応であり、環境汚染物質は難水溶性であるために水系では大量処理が行えず、必ずしも効率的な処理法とは言い難い。

　本研究室の手法について

　そこで、本研究室では環境汚染物質分解能を持つ酸化還元酵素を菌体から精製し、有機溶媒中で活性発言することができれば、有機溶媒中において高濃度の環境汚染物質を効率的に分解・処理することができると考えた。

　有機溶媒中において酵素活性を発現させる方法

逆ミセル法

　有機媒体中において親水部を内側に向け、疎水部を溶媒側に露出した逆ミセルを形成させ、water poolと呼ばれる逆ミセルの内水相に酵素を溶解させることで有機溶媒中において酵素活性を発現させる手法である。（Fig.1）

界面活性剤−酵素複合体法

　酵素を溶解させた水相と界面活性剤溶解させた有機相をそれぞれ調製し、W/Oエマルションを作成し、溶媒を留去して乾燥させることにより調製できるものであり、酵素を界面活性剤で被覆しているために有機溶媒による酵素の変性を防ぐことができるため有機溶媒中においても酵素活性が発現するというものである。（Fig.2）

　既往の研究報告

  1. H. Ichinose, N. Kamiya, M. Goto, Enzymatic Redox Cofactor Regeneration in Organic Media: Functionalization and Application of Glycerol Dehydrogenase and Soluble Transhydrogenase in Reverse Micelles. Biotechnol. Prog., in press (2005).
  2. J. Michizoe, H. Ichinose, N. Kamiya, T. Maruyama, M. Goto, Biodegradation of phenolic environmental pollutants by a surfactant-laccase complex in organic media. J. Biosci. Bioeng. 99, 642-647 (2005).
  3. J. Michizoe, H. Ichinose, N. Kamiya, T. Maruyama, M. Goto, Functionalization of the Cytochrome P450cam Monooxygenase System in the Cell-like Aqueous Compartments of Water-in-Oil Emulsions. J. Biosci. and Bioeng., in press. (2004)
  4. M. Kimura, J. Michizoe, S. Oakazaki, M. Goto, S. Furusaki, H. Wariishi, H. Tanaka, Activation of lignin peroxidase in organic media by reversed micelles. Biotechnol. Bioeng., in press (2004).
  5. J. Tominaga, J. Michizoe, N. Kamiya, H. Ichnose, T. Maruyama, M. Goto. Factors affecting oxidative activiy of hydroxyl group of laccase towards biphenyl derivatives in a homogeneous aqueous-nonaqueous systems. J. Biosci. Bioeng., 98, 14-19 (2004). .
  6. H. Ichinose, J. Michizoe, T. Maruyama, N. Kamiya and M. Goto, Electron transfer reactions and functionalization of cytochrome P450cam monooxygenase system in reverse micelles. Langmuir, 20, 5564-5568 (2004).
  7. J. Michizoe, Y. Uchimura, H. Ichinose, T. Maruyama, N. Kamiya, H. Wariishi, S. Furusaki, M. Goto, Activation of manganese peroxidase in an organic medium using a mediator. Biochem Eng J, 19, 43-46 (2004)
  8. T. Maruyama, J. Uchida, T. Ohkawa, T. Futami, K. Katayama, K. Nishizawa, K. Sotowa, F. Kubota, N. Kamiya, M. Goto, Enzymatic degradation of p-chlorophenol in a two-phase flow microchannel system. Lab on a Chip, 3, 315-319 (2003).
  9. 道添純二、小谷貴浩、富永譲、丸山達生、一瀬博文、神谷典穂、後藤雅宏、ナノ集合体を利用した有機溶媒中におけるマンガンペルオキシダーゼの機能発現と環境汚染物質の分解、膜 (Membrane)、28、191-197 (2003).
  10. J. Michizoe, Y. Uchimura, T. Maruyama, N. Kamiya, M. Goto, Control of water content by reverse micellar solutions for peroxidase catalysis in a water-immiscible organic solvent. J. Biosci. Bioeng. 95, 425-427 (2003).
  11. 道添純二、篠原謙治、丸山達生、後藤雅宏、草壁克己、前田英明、マイクロ-バイオリアクターによる環境汚染物質の分解、化学工学論文集、29, 82-86 (2003).
  12. J. Michizoe, M. Goto, S. Furusaki, Catalytic activity of laccase hosted in reversed micelles. J. Biosci. Bioeng, 92, 67-71 (2001)
  13. J. Michizoe, S. Okazaki, M. Goto, S. Furusaki, Chataritic performance of Lignine Peroxidase Alip-P3 in reversed Micelles. Biochemical Engineering J. l.8, 129-134 (2001)
  14. S. Okazaki, M. Goto, S. Furusaki, H. Wariishi, H. Tanaka, Preparation and Catalytic Performance of Surfactant-Manganese Peroxidase-MnII Ternary Complex in Organic Media. Enz. Microb. Technol. 28, 329-332 (2001)