2015 Fiscal Year Annual Research Report
植物細胞壁合成酵素および分解酵素を用いた細胞外情報処理空間の動的可視化
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
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| Project/Area Number |
24114008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
五十嵐 圭日子 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (80345181)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物細胞壁 / バイオマス / セルロース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度も、これまでの研究に引き続き植物細胞壁の生合成および生分解に関わる酵素の取得および可視化に力点を置いた。特にセルロースやヘミセルロースなどの合成酵素の多くは，膜タンパク質であることが知られており、メタノール資化性酵母Pichia patorisなどを用いた異宿主発現系を構築すること自体がチャレンジングな実験であったため、本年度はBrevibacillus choshinensisを用いた発現系に挑戦した。
1）植物由来タンパク質の異宿主発現
本年度は植物細胞壁の生合成過程で重要な役割を担っていると考えられるエクスパンシンやキシログルカンエンドトランスグルコシダーゼ／トランスフェラーゼ（XTH）など、これまでにあまり異宿主発現の例が無いタンパク質に関して、Pichia pastorisおよびBrevibacillus choshinensisを用いた発現系の構築にチャレンジした。その結果AtEXPA17に関してはP. pastorisからB. choshinensisに発現系を変えることで組換えタンパク質の生産に成功した。また、GxCeSAB、AtCeSA1、PpXTH32、AtXTH3、OsCEBiPに関してはP. pastorisで、OsPMT10およびOsPMT16に関してはB. choshinensisによる発現に成功した。それらに関しては論文や学会などでの発表を行っていく予定である。
2）植物細胞壁生分解酵素の可視化
26年度から取り組んでいたPcCel45Aの中性子構造解析に成功し、その成果をScience Advancesに公表するとともに、プレスリリースを行った。さらに本成果の一部がギネス世界記録に登録された。現在バクテリアが生産するセルラーゼの挙動解析に関しても、結果を取りまとめている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究開始当初は酵素分子の動態解析に利用できる技術が高速原子間力顕微鏡だけであると考えていたが、蛍光顕微鏡を用いた一分子観察や、中性子構造解析によるプロトンリレーのダイナミズムを可視化できたことは、計画以上の成果であったと言える。これらの技術を組み合わせて、研究を遂行していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画項目であった①植物細胞壁成分の自己組織化，②植物細胞壁分解酵素の基質認識を利用した細胞壁の動的可視化に関する研究は引き続き当初の計画通り遂行していく。さらに昨年度追加された計画項目である③メタノール資化性酵母P. pastorisを用いた植物由来タンパク質の異宿主発現系の構築、④様々な細胞壁成分分解酵素の動的可視化に関しても、本領域の研究を推進する上で重要な成果が期待できることから、引き続き研究を推進していく。
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[Journal Article] “Newton’s cradle” proton relay with amide-imidic acid tautomerization in inverting cellulase visualized by neutron crystallography2015
Author(s)
Nakamura, A., Ishida, T., Kusaka, K., Yamada, T., Fushinobu, S., Tanaka, I., Kaneko, S., Ohta, K., Tanaka, H., Inaka, K., Higuchi, Y., Niimura, N., Samejima, M., and Igarashi, K.
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Journal Title
Science Adv.
Volume: 1
Pages: e1500263
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Real-Time Dynamic adsorption processes of cytochrome c on an electrode observed through electrochemical high-speed atomic force microscopy2015
Author(s)
Takeda, K., Uchihashi, T., Watanabe, H., Ishida, T., Igarashi, K., Nakamura, N., and Ohno, H.
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Journal Title
PLOS One
Volume: 10
Pages: e0116685
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A novel pyrroloquinoline quinone-dependent 2-keto-D-glucose dehydrogenase from Pseudomonas aureofaciens2015
Author(s)
Umezawa, K., Takeda, K., Ishida, T., Sunagawa, N., Makabe, A., Isobe, K., Koba, K., Ohno, H., Samejima, M., Nakamura, N., Igarashi, K., and Yoshida, M.
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Journal Title
J. Bacteriol.
Volume: 197
Pages: 1322-1329
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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