2021 Fiscal Year Research-status Report
無尽蔵の海藻バイオマスを原料とする革新的バイオプロダクト生産プラットフォーム構築
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18K11710
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
岡崎 文美 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (80545228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 清敬 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (40434378)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | β-1,3-キシラナーゼ / β-1,3-キシラン / 海藻バイオマス / 変異型イチイズタ / 統合バイオプロセス / グルタチオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海藻バイオマスから様々な有用化学品を生産するためのプラットフォームの構築を目的とする。無尽蔵に増殖し沿岸生態系の破壊を引き起こしている有害海藻である変異型イチイズタをバイオマス源として、その細胞壁の主要構成多糖であるβ-1,3-キシランから有用化学品を生産する新たな技術を開発する。
昨年度までに、大量分泌生産系により生産した超好熱性海洋細菌Thermotoga neapolitana由来の耐熱性β-1,3-キシラナーゼ（TnXyn26A）によるイワズタ科海藻の糖化条件の最適化を行った。今年度は、新たにβ-1,3-キシロシダーゼ(TnXlo3A)の大量分泌生産系を構築し、その酵素化学的諸性質を明らかとした。TnXyn26AおよびTnXlo3Aを海藻バイオマスに同時に作用させることにより、効率的にキシロースが生産されることを確認した。
さらに、糖化効率の向上を目的として、新たな糖化酵素遺伝子の探索を行った結果、ヒト腸内細菌のゲノム配列中から3種類の新規β-1,3-キシラン糖化酵素（BcXyn26AおよびBcXyn26B、BcXlo43H）を見出した。これらの酵素遺伝子は、海洋性細菌からの水平伝播により腸内細菌が獲得したことが推定された。BcXyn26AおよびBcXyn26Aがβ-1,3-キシランに相乗的に作用してβ-1,3-キシロビオースを効率的に生成し、これをBcXlo43Hがキシロースに分解した。BcXlo43Hは既報酵素よりも高い触媒効率と安定性を示した。これら酵素の特性は海藻バイオマスに含まれるβ-1,3-キシランの資化に有用であることが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予定していた海外出張が今年度も延期となったため、研究協力先との連携に遅れが出ており、イチイズタサンプルの入手に支障が出たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
海外からのサンプル入手に支障があるため、変異型イチイズタだけでは無く、クビレズタやスサビノリなどのβ-1,3-キシランを含有する養殖海藻資源を対象として、研究を遂行する。
次年度は、これまでに新たに見出した腸内細菌由来の3種類の新規β-1,3-キシラン糖化酵素を細胞表層に提示した酵母を構築し、統合バイオプロセス（CBP:Consolidated Bio-Process）による海藻からのグルタチオン生産系を構築する。宿主にグルタチオン生産遺伝子を高発現する酵母株を用い、生産条件を最適化する。
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| Causes of Carryover |
予定していた海外出張が今年度も延期となり、海藻試料の入手に遅れが生じた。そのため研究計画が当初計画よりやや遅れていることから、次年度使用額が生じた。
次年度に、当初の研究計画に沿った内容の研究結果を出せるように、海藻資源の調達費および依頼分析費用等に使用する計画である。
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