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Impact of Low CO <sub>2</sub> Concentration on Autotrophic Production of Poly[( <i>R</i> )-3-hydroxybutyrate] by <i>Ralstonia eutropha</i> H16 and Synergistic Effect of Carbonic Anhydrase

低CO2濃度がRalstonia eutropha H16によるポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート]の独立栄養生産に与える影響と炭酸脱水酵素の相乗効果 (AI 翻訳)

Chih-Ting Wang, Ramamoorthi M Sivashankari, Yuki Miyahara, Takeharu Tsuge

ACS Sustainable Chemistry & Engineering📚 査読済 / ジャーナル2026-04-17#CCUSOrigin: JP
DOI: 10.1021/acssuschemeng.6c00126
原典: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6c00126

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究では、水素酸化化学独立栄養細菌Ralstonia eutropha H16を用いて、低CO2濃度条件下でのポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート][P(3HB)]生産を調査。1.4 vol%の低CO2条件でP(3HB)濃度2.71 g/L、含有量77 wt%を達成。さらに炭酸脱水酵素Canの高発現により、低CO2条件下での生産が促進され、P(3HB)濃度2.92 g/L、含有量81 wt%に向上。低CO2条件とCan活性の組合せがP(3HB)生産に相乗効果を示すことを明らかにした。

English

This study investigates the autotrophic production of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] (P(3HB)) by Ralstonia eutropha H16 under low CO2 concentrations. At 1.4 vol% CO2, P(3HB) concentration reached 2.71 g/L with 77 wt% content. Overexpression of carbonic anhydrase (Can) further enhanced production to 2.92 g/L and 81 wt% under low CO2, demonstrating a synergistic effect. This work provides insights into CO2 utilization for bioplastic production.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本研究成果は、日本のGX政策におけるCO2の資源化（カーボンリサイクル）技術の一環として注目される。特に、低濃度CO2を含む排出ガスからの直接的なPHA生産は、産業排ガス活用の可能性を示す。ただし、現時点では実験室レベルであり、実用化にはさらなるスケールアップ研究が必要。

In the global GX context

This paper contributes to the global CCUS and bioeconomy literature by demonstrating enhanced bioplastic production under low CO2 conditions, which is relevant for utilizing industrial flue gases. However, the focus is on microbial engineering rather than direct climate policy or disclosure. It offers a technical pathway for carbon capture and utilization, which could be integrated into broader decarbonization strategies.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Researchers in microbial engineering and carbon capture utilization should note the synergistic effect of low CO2 and carbonic anhydrase overexpression on P(3HB) production.

🏢実務担当者:Practitioners in bioplastics or CCUS may find the low-CO2 utilization approach relevant for developing scalable processes, though further engineering is needed.

📄 抄録（日本語訳）

ポリヒドロキシアルカン酸（PHA）は細菌由来のポリエステルであり、ポリ[(R)-3-ヒドロキシ酪酸] [P(3HB)]はPHAの一種で、生分解性プラスチックとして有望な応用が期待されている。水素酸化性化学合成独立栄養細菌であるRalstonia eutropha H16は、独立栄養培養条件下でCO2を唯一の炭素源としてP(3HB)を生合成できる。本研究では、H2（3.8 vol %）、O2（7 vol %）、CO2（1.4–13.4 vol %）、およびN2（バランスガス）からなる不燃性混合ガスを連続供給した際の、CO2濃度が独立栄養細胞増殖とP(3HB)生産に及ぼす影響を調査した。低CO2条件（1.4 vol %）では、高CO2条件よりもP(3HB)生合成が有意に促進され、144時間の培養後に2.71 g/LのP(3HB)濃度と77 wt %のP(3HB)含有率に達した。さらに、細胞内でCO2の重炭酸への可逆的な水和を触媒する酵素であるβクラスの炭酸脱水酵素（Can）を、プラスミドベースの発現により高発現させた。その結果、P(3HB)生合成の促進は低CO2条件下でのみ観察され、2.92 g/LのP(3HB)濃度と81 wt %のP(3HB)含有率に達した。この結果は、Canが低CO2条件下で重要な役割を果たすことを示唆している。P(3HB)の分子量は供給ガスのCO2濃度に応じて変化したが、Can発現の増加はほとんど影響を及ぼさなかった。本研究は、低CO2条件とCan発現の増加が相乗的にR. eutropha H16におけるP(3HB)生合成を促進することを実証している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are bacterial polyesters, and poly[(R)-3-hydroxybutyrate] [P(3HB)] is a member of PHAs, with promising applications as a biodegradable plastic. Ralstonia eutropha H16, a hydrogen-oxidizing chemoautotroph, can biosynthesize P(3HB) using CO2 as a sole carbon source under autotrophic culture conditions. This study investigated the effects of CO2 concentrations on autotrophic cell growth and P(3HB) production when continuously supplying noncombustible gas mixtures composed of H2 (3.8 vol %), O2 (7 vol %), CO2 (1.4–13.4 vol %), and N2 (balance gas). Under low CO2 conditions (1.4 vol %), P(3HB) biosynthesis was significantly enhanced more than under higher CO2 conditions, reaching 2.71 g/L P(3HB) concentration and 77 wt % P(3HB) content after 144 h of cultivation. Furthermore, β-class carbonic anhydrase (Can), an enzyme that catalyzes the reversible hydration of CO2 to bicarbonate in the cell, was expressed at higher levels by using plasmid-based expression. As a result, enhanced P(3HB) biosynthesis was observed only under low CO2 conditions, reaching 2.92 g/L P(3HB) concentration and 81 wt % P(3HB) content. This result suggests that Can plays an important role under low CO2 conditions. The molecular weight of P(3HB) varied with the CO2 concentration of the supplied gas, whereas the increased Can expression had almost no effect. This study demonstrates that low CO2 conditions combined with increased Can expression synergistically promote P(3HB) biosynthesis in R. eutropha H16.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。