プラスチック分解能力は微生物に広く存在—大規模ゲノム解析により95%以上の微生物に分解関連遺伝子を確認—

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2026-05-19 東京科学大学

東京科学大学の中村美穂非常勤講師らの国際共同研究チームは、大規模ゲノム解析により、細菌や古細菌など微生物の95%以上がプラスチックを含むポリマーを分解する可能性のある遺伝子を持つことを明らかにした。研究では、天然・合成プラスチック分解に関与する62万5千以上のタンパク質を解析し、51種類のオルソログタンパク質群に分類した「PDCOGs」データベースを構築した。解析の結果、分解関連タンパク質は海洋、土壌、深海、温泉、極地など23種類の環境に広く分布し、特に土壌や岩石内部で豊富に存在することが判明した。これは、プラスチック分解能力が一部の特殊な微生物だけでなく、自然界に普遍的に備わっている可能性を示す成果である。今後は、環境ごとの酵素特性を活用し、効率的な生分解技術や環境負荷の少ないリサイクル法、地域環境に適応した新素材開発への応用が期待される。

プラスチック分解能力は微生物に広く存在—大規模ゲノム解析により95%以上の微生物に分解関連遺伝子を確認—
図. 細菌が産生する酵素によってプラスチックポリマーが分解される過程を示した模式図。

<関連情報>

相同遺伝子群のプラスチック分解クラスターは、原核生物におけるほぼ普遍的な生分解能力を明らかにしている Plastic-degrading clusters of orthologous groups reveal near-universal biodegradation potential in prokaryotes

Shakira Mustari, Loan Tú Phạm, Kari Saikkonen, Miho Nakamura, Pere Puigbò
Environmental Technology & Innovation  Available online: 15 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.eti.2026.104872

Abstract

Micro- and nanoplastic pollution (MNPP) is an increasing environmental threat due to the persistence, dispersal, and potential toxicity of plastic particles. Although microbial biodegradation offers a sustainable mitigation strategy, a comprehensive understanding of plastic-degrading proteins across microbial taxa is lacking. Here, we present the Plastic-Degrading Clusters of Orthologous Groups (PDCOGs) database (https://phylobone.com/microworld/PDCOG), comprising 625,616 potential plastic-degrading proteins (PPDPs) from free-living prokaryotes organized into 51 orthologous groups. The database/PDCOGs enable systematic analysis of microbial plastic-degrading capacity across ecosystems and phylogenetic lineages. Notably, PPDPs constitute ∼3.5% of all prokaryotic proteins, with over 95% of the species having the potential to biodegrade at least one plastic polymer type. This resource provides a genomic tool/framework for exploring the ecological and evolutionary importance of plastic biodegradation and supports future efforts to mitigate the global MNPP crisis.

生物化学工学
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