2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of functional enzyme cocktail for biofuel production
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17K19089
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
浅田 元子 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (10580954)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 耐熱性セルラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木質系バイオマスからのバイオ燃料生産においては，セルロースの酵素糖化効率を上げることが最も重要な鍵である。しかしながら，従来の酵素糖化ではTrichoderma reeseiなどの糸状菌由来の酵素が使われているが，糸状菌の生育速度が遅いこと，アミラーゼと比べ活性が非常に低いこと，酵素の精製に時間と費用がかかることなどが問題となっている。これらの問題を改善して酵素糖化を迅速かつ効率よく行うために，超好熱性古細菌由来の耐熱性酵素を世代時間の短い大腸菌により大量発現させることに着目した。熱に強い酵素を用いて高温で糖化反応を行うことによって，反応速度の上昇や安定，雑菌の増殖抑制が可能になる。また，耐熱性酵素は熱耐性をもつため熱処理のみによる精製が可能となる。さらに，従来の酵素精製で必要であった何段階ものクロマトグラフィーなどの操作を省くことができ，酵素生産にかかる時間短縮，コスト削減が可能となる。本研究では，Archaea系超耐熱性菌由来のセルラーゼ発現遺伝子を必要種類人工合成し，増殖速度の速い大腸菌に導入して簡易に酵素を取得した。作成した3種の耐熱性セルラーゼ（BG-mut, EG, CBH）は従来の複雑な操作を必要とせず，熱処理によって精製が可能であり，安定的な糖化活性を持つことがわかった。BG-mutについて種々の培養温度や基質濃度で酵素加水分解実験を行い，セロビオースの酵素加水分解速度式におけるVmaxとKmを推算した。また，セロビオース分解活性については，市販酵素メイセラーゼと同条件において，より高い活性を得られたことより，BG-mutは安価で大量生産可能な代替酵素となり得ることが示唆された。今後はEGやCBHについても反応速度論的解析をし，3種の耐熱性酵素を用いる最適な酵素加水分解条件を決定するとともに酵素糖化液を用いて効率的なバイオ燃料生産について研究する予定である。
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