セロルース糖化を促進するタンパク質の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21612009
• Research Institution: Iwate Biotechnology Research Center
• Principal Investigator: 竹田 匠 Iwate Biotechnology Research Center, 生物資源研究部, 主任研究員 (80423036)
• Keywords: セルロース / 糖化 / エクスパンシン / カタツムリ

Research Abstract

植物細胞壁はセルロースを主とする糖鎖から構成されており、加水分解によりグルコース等の単糖が得られる。特に、バイオエタノールを植物の非食部である細胞壁から生産するためには、細胞壁糖鎖の効率的な加水分解を達成しなければならない。
エクスパンシンは細胞壁に形成された水素結合を切断することにより、細胞壁にゆるみを与え、セルロース等の糖鎖分解を促進する。これまでにカタツムリ由来のタンパク質が細胞壁にゆるみを与えることが明らかとなっており、本研究では、細胞壁にゆるみを引き起こすカタツムリ由来のタンパク質を同定し、その機能を解明することを目的する。
これまでの研究成果を以下に示す。
1)S-proteinのDNA単離
引張り試験機を用い、キュウリ胚軸の伸展性に変化を与えるタンパク質を同定し、細胞壁の効率的糖化法に利用することを目的としている。これまでにSDS-PAGEにおいて6本のタンパク質からなるタンパク質標品において、キュウリ胚軸の伸展性を促進することが明らかとなった。これらのタンパク質を解析した所、1つのセルラーゼ(S-proteinと示す)と5つの機能不明のタンパク質であることが明らかとなった。S-proteinの部分的アミノ酸配列を決定し、この情報から遺伝子のクローニングを行った。その結果、初めてカタツムリ由来のセルラーゼ遺伝子の単離に成功した。S-proteinは1,440塩基のコード領域からなり、他のセルラーゼと高い相同性を示した。
2)S-proteinのタンパク質発現およびその解析
S-proteinの機能を明らかにするため、枯草菌、麹、植物(タバコ)を用いてリコンビナントプロテインの作製を試みいた。その結果、枯草菌およびタバコにおいてS-proteinタンパク質の生産に成功した。S-proteinはセルロースに対しては強固に結合することが明らかになったが、セルラーゼのような糖鎖の加水分解活性は確認出来なかった。今後、調製に成功したS-proteinを用いて、キュウリ胚軸の伸展性への影響を解析する。