2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of lignin formed in the mimetics of wood cell wall and clarification of lignification-related compounds
| Project/Area Number |
18H03954
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
浦木 康光 北海道大学, 農学研究院, 教授 (90193961)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重冨 顕吾 北海道大学, 農学研究院, 講師 (20547202)
堤 祐司 九州大学, 農学研究院, 教授 (30236921)
玉井 裕 北海道大学, 農学研究院, 教授 (50281796)
吉永 新 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
高部 圭司 京都大学, 農学研究科, 教授 (70183449)
綿岡 勲 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 准教授 (70314276)
幸田 圭一 北海道大学, 農学研究院, 講師 (80322840)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 細胞壁 / 模倣材料 / リグニン / ヘミセルロース / QCM-D |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の項目について研究を展開し、研究成果を得ることができた。
1.Quartz Crystal Microbalance (QCM）センサー上での細胞壁模倣多糖類マトリックスの構築と木化の関連する物質の相互作用解析： 昨年度の研究により、市販のセルロース吸着センサーは、本研究に使用できないことが分かったので、本年度は、セルロースがセンサー表面を完全に覆うセンサーの調製から行った。APTSをanchoring agentとして使用し、さらに、スピンコーターを用いてセルロースをセンサーに沈着させることで、セルロースが均一に分布するセンサーの作製が可能となった。このセンサーを用いることで、従来の吸着平衡実験から求めた結果と同傾向のヘミセルロースの吸着が観測できた。そこで、これらの多糖類と、2種類の市販のリグニン合成酵素（HRPとウルシ由来のLaccase）との相互作用を解析した。この結果、予想に反して、これらの酵素はセルロースに高い親和性を示すが、ヘミセルロースには低いことが分かった。
2.単離リグニンの分子量と構造との関係： 針葉樹・広葉樹クラフトリグニンと8-O-4’結合からなるリグニン高分子モデルの分子量を、SEC-MALLSを用いて測定した。その結果、リグニン高分子モデルは標品のポリスチレンと同じ回転半径と分子量との相関を示したが、クラフトリグニンは同じ回転半径でも数倍の分子量を示すことが分かった。これが、分枝構造に由来することを示唆する結果も得た。
3.リグニンの5-5’結合を認識する抗体の作製とヒノキ正常材への適用： 5-5’結合を認識するマウスモノクローナル抗体の作製に成功した。この抗体を用いて、ヒノキ正常材に対し免疫標識顕微鏡観察を行うと、仮道管二次壁と、複合細胞間層に標識が現れることが示され、セルコーナー部の標識は木化の進行とともに消失することが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
QCM-D分析では、当初の仮説と異なる結果が得られ、新たな仮説の再構築の必要があることが示されたが、研究は計画通り進行している。実績が概要には示さなかったが、樹木ペルオキシダーゼであるCWPO-Cの大量発現も予定通り進行し、また、X線小角散乱測定もほぼ予定通り進行している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、CWPO-Cと多糖類マトリックスとの相互作用をQCM-Dを用いて解析する。その結果と、本年度の市販酵素との結果を比較検討し、酵素吸着モデルを提案する。もし、結果が大きく異なるときは、酵素中の糖鎖に由来する現象と想定し、糖鎖のない酵素と作製と、その相互作用解析を行う。
また、溶媒に可溶なリグニンのについて、その密度と分子量との関係を光散乱及びX線小角散乱で明らかにする。本年度の研究により、分枝構造が密度に大きな影響を与えることが示されたので、単離リグニン中の分枝構造を免疫標識法で可視化する技術の構築も行う。
|
