2005 Fiscal Year Annual Research Report
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15208016
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
浦木 康光 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (90193961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高部 圭司 京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (70183449)
福島 和彦 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80222256)
近藤 哲男 九州大学, バイオアーキティクチャーセンター, 教授 (30202071)
船田 良 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助教授 (20192734)
玉井 裕 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (50281796)
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| Keywords | 人工細胞壁 / 人工リグニン / セルロース / 微小管 / アクチン / 表面プラズモン共鳴 / キシラン / プロトプラスト |
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| Research Abstract |
本年度は、(1)樹木細胞壁の形成過程を分子レベルで構築すること、および(2)細胞壁の構築過程を模倣した材料の機能評価について検討を行った。以下に、その概要を記す。
(1)分子レベルでの細胞壁形成過程
樹木細胞壁の形成はセルロースの堆積から始まる。このセルロースの堆積方向は微小管によって制御され、さらに、微小管は細胞中のアクチンとの相互作用で堆積方向が制御されることを明らかにした。しかし、壁孔などのように特異な細胞壁構造を形成するには、アクチンと微小管との相互作用の様式が異なることを見出した。セルロースの堆積後は、ヘミセルロースの堆積と木化によるリグニンの膠着が起きる。この過程を、表面プラズモン共鳴を用いたin vitroでの物理化学的実験から解析を行った。この実験により、リグニン前駆体はモノリグノールとして細胞より供給され、キシラン上で重合が開始されるという、研究分担者の高部が提案しているモデルを支持する結果を得た。以上の結果より、二次木部の細胞壁形成過程について、分子レベルでの構築機構を明らかにすることが出来た。また、β-0-4のみから成る人工リグニンを合成し、リグニンの化学構造と物性についても知見を得た。エーテル結合のみのリグニンは熱運動に富み、熱分解も低温で生じることが、本研究で初めて明らかとなった。
(2)細胞壁の構築過程を模倣した材料
セルロース合成酵素を木材中から単離することが困難なために、同酵素を細胞表面に有するバクテリアを用い、この運動を制御することで、木口の樹木細胞配列に近いハニカム構造体を創製し、その構造を調べた。この構造体は、バクテリアが任意に作成するセルロースより高配向で、さらに、セルロースIαの結晶型に富むことが分かった。また、この人工細胞はプロトプラストの培養に利用可能壁であること、即ち細胞壁の機能を発現することが見出された。
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