天然のキチン結合たんぱく質を人工進化させ、プラスチック表面認識たんぱく質を開発

静岡大学 大学院自然科学系教育部 バイオサイエンス専攻の橋野 嘉仁（博士課程2年）、静岡大学 農学部・グリーン科学技術研究所の中村 彰彦 教授、東海大学の広瀬 慎美子 教授（現所属：国立科学博物館）は共同で、本来キチンを認識するたんぱく質「PfChBD2」を改変し、プラスチック表面を認識してマイクロプラスチックを蛍光染色できるたんぱく質の開発に成功しました。

本研究では、PfChBD2の表面にランダムにアミノ酸変異を導入し、ファージディスプレイ法を用いて、ポリエチレンテレフタレート（PET）に結合する変異体を選抜しました。最初の選抜では、野生型と比べてPET表面への最大結合量が約2倍となり、キチンへの結合が大きく低下した変異体を取得しました。さらに、キチン認識に重要なアミノ酸を追加で改変および選抜することで、PETへの結合性を維持しながら、キチンやセルロースへの結合を大幅に低減した複数の変異体を得ました。

なかでも「VFF」と名付けた変異体は、PETへの比較的高い結合性と、キチン・セルロースへの極めて低い結合性を示しました。また、VFF変異体はPETだけでなく、他のプラスチックにも結合を示しました。さらに、VFFと赤色蛍光たんぱく質を融合させたたんぱく質を用いることで、駿河湾から採取したポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンのマイクロプラスチックを蛍光染色できました。

本研究は、天然の生体高分子を認識するたんぱく質の結合特性を、人工高分子であるプラスチックの認識へと改変できることを示したものです。

なお、本研究成果は、2026年8月17日（現地時間）付で、国際学術誌「ACS Synthetic Biology」に掲載されました。