褐色腐朽菌の結晶性セルロース分解におけるキー酵素の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15568
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 梅澤 究 近畿大学, 農学部, 助教 (70802544)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 木材腐朽菌 / 褐色腐朽菌 / セルロース分解酵素

Outline of Annual Research Achievements

褐色腐朽菌は針葉樹の主要な分解生物であり、木造建築物の腐朽被害および木質バイオマスの糖化技術への応用の観点から極めて重要な生物である。褐色腐朽菌は木材細胞壁の主成分であるセルロースを、非酵素的な酸化的分解反応により低分子化し、非晶性セルロース分解酵素により単糖にまで分解するという、二段階の反応で分解すると考えられてきた。しかし、本菌は他の糸状菌で知られる結晶性セルロース分解酵素を持たないことから、結晶性セルロースをどのように分解しているのか、その分解機構は明らかになっていない。近年、申請者らは褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumにおいて網羅的遺伝子発現解析から、ファミリー9溶解性多糖モノオキシゲナーゼ（LPMO9）、ファミリー14 LPMO（LPMO14）、エクスパンシン様タンパク質の3種類の結晶性セルロース分解への関与が予想されるタンパク質の遺伝子が、木質基質により顕著に発現増加することを見いだした。本研究では、これら3種類のタンパク質の機能解析を行い、これらのタンパク質の褐色腐朽菌における結晶性セルロース分解への関与を明らかにすることを目指している。本年度は、これら3種類のタンパク質の遺伝子を酵母菌Pichia pastorisに導入し、組換えタンパク質として発現させた。これまでにエクスパンシン様タンパク質において、十分量の精製タンパク質が得ることができ、次年度の詳細な機能解析に向けた準備が整った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

エクスパンシン様タンパク質において十分量の精製タンパク質が得られた一方で、LPMO9とLPMO14は十分量のタンパク質を得ることができていない。作出したこれらのタンパク質の酵母発現株は、PCRにより遺伝子の導入は確かめられていることから、組換え体のさらなるセレクションとタンパク質発現条件の検討によりこの問題は解決できると考えられる。本年度は当初予定していた目標である精製酵素の簡易的な機能解析にまで進むことができなかった。しかし、修正した実験計画に沿って研究を行っていくことで、挽回できる範囲の遅れであるため、次年度は計画通り進められるよう努めたい。

Strategy for Future Research Activity

次年度はLPMO9およびLPMO14について、十分量の精製酵素を得て、機能解析につなげる。同時に、本年度すでに精製タンパク質の得られたエクスパンシンの詳細な機能解析を行っていく。さらに、G. trabeumにおけるこれら3種の酵素遺伝子の発現抑制株の作出に向けて、各遺伝子を標的としたプラスミドの構築を行い、遺伝子導入に向けた準備を整える。