2004 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

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 / 糖質関連酵素 / セルラーゼ / 糸状菌 / プロテオーム / バイオインフォマティクス / Phanerochaete chrysosporium / 遺伝子発現
Research Abstract	糸状菌によるセルロース分解機構については古くから研究が行われてきているが,セルラーゼとともにセロビオース脱水素酵素などの酸化還元酵素が生産されてくること,またセルロースはグルコースが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加水分解酵素を糸状菌が有していることがゲノム情報解析の結果から明らかになったことなどから,セルロース分解におけるそれぞれの酵素の位置づけを明らかにするために新たに系統的な究明が必要となった。そこで,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を目的とした。糸状菌が生産する主要なセルラーゼCel7によるセルロースから分解生成物として得られるセロビオースの代謝に関連して,菌体外β-グルコシダーゼ(BGL)およびセロビオース脱水素酵素(CDH)の酵素機能とその遺伝子発現解析を行った。その結果,そのいずれにおいても菌体外でのセロビオース代謝にはCDHのみが関与しており,菌体外BGLは関与しないことを明らかにした。また,菌体外BGLの生理的機能が菌体壁グルカンに関与することを示す生化学的データを得た。さらに,木材劣化に関与する白色腐朽菌のみならず,褐色腐朽菌においてもCDHが同様の働きをしていることを示すデータを得た。白色木材腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumのゲノム情報を利用することで,セルロースをはじめとする糖質代謝に関連する数多くの酵素遺伝子のcDNAクローニングに成功し,またこれらの遺伝子をメタノール資化性酵母菌Pichia pastorisあるいは大腸菌の発現系において活性型タンパク質として生産することに成功した。これによって,同菌が生産する関連酵素についてあらたに多くの知見を得ることができた。