2013 Fiscal Year Annual Research Report
木質系バイオマスのリファイナリー技術構築を目指した木材細胞壁の微細構造の解明
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23248025
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鮫島 正浩 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (30162530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 聡 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (00420224)
和田 昌久 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40270897)
秋山 拓也 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (50553723)
五十嵐 圭日子 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (80345181)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 酵素 / バイオマス / 木質科学 / 木材細胞壁 / セルロース / ヘミセルロース / リグニン / バイオリファイナリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
白色木材腐朽菌を遺伝子ソースとして、木材細胞壁成分を分解するために必要な各酵素について、特にセルロース分解とキシラン分解に必要な酵素群をすべて網羅する形で、酵母菌Pichia pastorisの遺伝子発現系を利用してモノコンポーネントとして取得し、これを酵素ライブラリー化した。また、これらを元にキシラン成分を特異的に分解する酵素剤ならびにセルロースを段階的に分解するため、β-グルコシダーゼ、エンドグルカナーゼ、さらにセロビオヒドロラーゼの各酵素剤を調製し、アンモニア処理を施した木質バイオマスとしてシラカンバ材の粉体バイオマス、また、その対象として草本性資源作物エリアンサスに同様のアンモニア処理を施した得た粉体バイオマスに対して多段的な酵素糖化処理を行い、バイオマス中でのキシランとセルロースの相互関係について情報を得た。
その結果、草本バイオマスのエリアンサスの場合、ほぼすべてのキシランが結晶性セルロースを外周りから取り囲むように存在し、これをキシラン分解酵素で特異的に取り除くことで純度の高い結晶性セルロースが分離されてくることが明らかとなった。一方、木質バイオマスのシラカンバの場合、キシランの内で約70％程度は草本バイオマスの場合と同様に結晶性セルロースを外回りから取り囲むように存在するが、残りの約30％はセルロースの中に取り込まれており、そのうちの10％近くがアモルファス領域に存在し、さらに残りの20％以上については、結晶性セルロースの内部深くに取り込まれており、酵素糖化に対して高い抵抗性を示す複合体構造を形成していることが明らかとなった。以上の結果から、アンモニア処理とモノコンポーネント酵素を利用を利用した多段的な糖化反応ならびにその分解生成物の解析により、木材を構成する細胞壁構造において重要な新知見を得ることに成功した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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