セルラーゼはセルロースミクロフィブリルを修復する酵素である

• Project/Area Number: 15658032
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 林 隆久 京都大学, 生存圏研究所, 助教授 (70231529)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: セルラーゼ / ミクロフィブリル / UDP-グルコース / セロオリゴサッカライド / Outer membrane

Research Abstract

セルロース合成菌(Acetobacter xylinum)の膜画分をUDP-[^<14>C]グルコースとインキュベートすることにより、ビトロでのセルロース合成を試みた。セルラーゼ遺伝子が破壊された変異株は、野生株に対して、約3分の1の合成量を示すことが認められた。合成酵素反応系にリコンビナントセルラーゼを加えて取り込みをみたところ、約2倍量の増加が認められた。この反応物を電気泳動に供したところ、Nativeゲルでも、[^<14>C]グルコースの取り込みとウェスタンブロットによるセルラーゼの挙動は一致していた。このことから、セルラーゼがセルロース生合成のプライマーとして機能していることが示された。次に、UDP-[^<14>C]グルコースからセルロースを合成して反応生成物をSDS/PAGEに供した。^<14>Cラベルはオートラジオグラフィで、セルラーゼはウェスタンブロットで検出した。その結果、一部のラベル(反応生成物)はゲルの中に入った。反応液中にセルラーゼを添加すると、ラベルがセルラーゼ(46kDa)と同じ挙動を示した。すなわち、セルラーゼが[^<14>C]グルコースでラベルされることを発見した。セルラーゼのシグナルがスミヤーになることから、グルコース部分は重合度が高いことが推察された。現在、最適条件でリコンビナントセルラーゼをプライマーとして初発反応を行い、反応生成物(セロオリゴ糖/セルラーゼ複合体)を抗体カラムによって単離するとともに、得られた複合体をゲルろ過カラム及び電気泳動に供してセルラーゼとセロオリゴ糖が同じ挙動であることを示し、セロオリゴ糖の重合度をメチル化分析によって決定している。

Research Products

• [Journal Article] Enhancement of growth and cellulose accumulation by overexpression of xyloglucanase in poplar (2004)
  • Author(s): Y.W.Park, K.Baba, Y.Furuta, I.Iida, K.Sameshima, M.Arai, T.Hayashi
  • Journal Title: FEBS Letters 564 Pages: 183-187
• [Journal Article] Involvement of cellulose in cellulose biosynthesis. (2004)
  • Author(s): T.Hayashi, Y.W.Park, T.Takeda, S.Nakamura, Y.Ohmiya
  • Journal Title: In Biotechnology of Lignocellulose Degradation and Biomass Utilization, Uni Publishers, Tokyo Pages: 869-873
• [Journal Article] Production of transgenic Acacia mangium expressing cellulase gene to enhance growth (2004)
  • Author(s): E.Sudarmonowati, S.Hartati, R.Hartati, Y.W.Park, T.Hayashi
  • Journal Title: In Sustainable Production and Effective Utilization of Tropical Forest Resources, JSPS Pages: 270-275
• [Patent(Industrial Property Rights)] Method for Producing palm wood material (2004)
  • Inventor(s): T.Nomura, T.Hayashi
  • Industrial Property Rights Holder: T.Nomura, T.Hayashi
  • Filing Date: 2004
• [Publications] Teruko Konishi, Yasunori Ohmiya, Takahisa Hayashi: "Evidence that Sucrose Loaded into the Phloem of a Poplar Leaf Is Used Directly by Sucrose Sypthase Associated with Various β-Glucan Synthases in the Stem"Plant Physiol.. 134. 1146-1152 (2004)
• [Publications] J.Shao, T.Hayashi, P.G.Wang: "Enhanced production of α-galactosyl epitopes by metabolically engineered Pichia pastoris"Applied Environmental Microbiology. 69. 5238-5242 (2003)
• [Publications] 林 隆久: "植物におけるグライコミクス"日本農芸化学会誌. 77. 1001-1003 (2003)
• [Publications] Y.Ohmiya, T.Nakai, Y.W.Park, T.Aoyama, A.Oka, F.Sakai, T.Hayashi: "The role of PopCel1 and PopCel2 in poplar leaf growth and cellulose biosynthesis"Plant J. 33. 101-111 (2003)
• [Publications] Y.W.Park, R.Tominaga, J.Sugiyama, Y.Furuta, E.Tanimoto, M., Samejima, F.Sakai, T.Hayashi: "Enhancement of growth by expression of poplar cellulase in Arabidopsis thaliana"Plant J. 33. 111-118 (2003)