糸状菌における多様なセルロース分解酵素の機能と遺伝子発現の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360094
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鮫島 正浩 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (30162530)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五十嵐 圭日子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (80345181)
• Keywords: セルロース / 糖分解酵素 / セルラーゼ / 糸状菌 / クローニング / キシラン / Phanerochaete chrysosporium / 遺伝子発現

Research Abstract

糸状菌によるセルロースの生分解機構については古くから研究が行われてきている。しかしながら,セルラーゼとともにセロビオース脱水素酵素が生産されてくること,またセルロースのようにグルコースがβ-1,4-グルコシド結合により直鎖状に重合した単純な構造にも関わらず,これを分解するために非常に多種多様なセルラーゼを糸状菌が有していることなど,セルロース分解におけるそれぞれの酵素の位置づけについては非常に不明な点が多い。本研究では,糸状菌におけるセルロース分解酵素系を生化学的ならびに分子生物学的に正しく体系化すること,これらの疑問に答えることを目的としている。また,本研究を企画している過程で,白色木材腐朽菌Phanerochate chrysosporiumの全ゲノム解析が行われた。このようなことから,本研究ではゲノム情報を研究目的にどのように適用していくかも大きな課題としている。
2年度目の本年は,白色木材腐朽菌P.chrysosporiumがセルロース分解過程で生産する菌体外酵素を網羅的に解析していくための手法として,2次元電気泳動による菌体外タンパク質の分離および引き続くTOF-MASS分析によるタンパク質の同定に基づくパターン解析を試みた。その結果,セルロース分解培養系おいても,静置培養と振とう培養では分泌される酵素の生産パターンが大きく変わることが明らかとなった。また,セルロース培地に少量のキシランを添加することが分泌酵素のパターンに大きな影響を与えることが示された。
さらに,キシラン添加セルロース培養系で特異的に分泌されている酵素について,そのアミノ酸配列分析を行い,それとP.chrysosporiumの全ゲノム情報による相同解析に基づきプライマを設計し,RT-PCRおよび引き続くRACE法による新規タンパク質遺伝子のクローニングを行った。また,酵母を宿主としてこのタンパク質を組換え体として生産することに成功した。

Research Products

• [Publications] R.Kawai et al.: "Production and characterization of recombinant Phanerochaete chrysosporium β-glucosidase in the Methylotrophic yeast Pichia pastoris"Bioscience Biotechnology and Biochemistry. 67(1). 1-7 (2003)
• [Publications] K.Igarashi et al.: "Family 3-β-glucosidase from cellulose-degrading culture of the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium is a glucan 1,3-β-glucosidase"Journal of Bioscience and Bioengineering. 95. 572-576 (2003)