2015 Fiscal Year Annual Research Report
セルロースの酵素分解を促進する黄色色素の促進機構の解明および新規黄色色素の単離
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25292049
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
粟冠 和郎 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (20154031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粟冠 真紀子 三重大学, 生物資源学研究科, 学術研究員 (00422882)
五十嵐 康弘 富山県立大学, 工学部, 教授 (20285159)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 黄色色素 / セルラーゼ / セルロソーム / セルロース分解 / エンドグルカナーゼ / Clostridium thermocellum / Clostridium josui |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、①C. thermocellum由来の黄色色素の化学構造の決定、②黄色色素のセルロース分解促進機構の解明、③C. thermocellum以外のセルロース分解菌からの黄色色素の単離と構造解析、④C. thermocellum由来の黄色色素と構造の類似した天然化合物または合成化合物のClostridiumおよび糸状菌由来のセルロース分解活性の促進効果の検討、⑤天然バイオマス（リグノセルロース）分解への黄色色素の応用、を目的としている。
前年度の研究において、C. thermocellumに加えて、中温性セルロース分解性嫌気性細菌の一つであるClostridium josuiが黄色色素を生産すること及びセルラーゼ活性を促進する作用を持つことを見出したので、本菌の黄色色素等の性質も合わせて検討した。C. thermocellum由来のセルラーゼは、C. thermocellum由来の黄色色素を吸着させたアビセルに対して、未処理セルロースに比べて、より高い活性を示したが、C. josuiのセルラーゼは逆に未処理のセルロースに対して高い分解活性を示した。一方、C. josui由来の黄色色素を吸着させたアビセルに対しては、C. josui由来のセルラーゼもC. thermocellum由来のセルラーゼも同様に高い分解活性を示した。これは比較的近縁な生物種間においても黄色色素と酵素の間の特異性が異なる可能性を示唆した。C. thermocellumの黄色色素は、天然基質（稲わら）に対しても、自身のセルラーゼ活性を高めることが初めて確認された。C. josuiのゲノム解析を行いドラフトゲノムの結果を得た。C. thermocellumの場合と同様に、カロテノイド合成合成遺伝子は確認されず、ポリケタイド合成遺伝子は存在した。C. josuiへの遺伝子導入系を確立し、改良した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、①C. thermocellum由来の黄色色素の化学構造の決定、②黄色色素のセルロース分解促進機構の解明、③C. thermocellum以外のセルロース分解菌からの黄色色素の単離と構造解析、④C. thermocellum由来の黄色色素と構造の類似した天然化合物または合成化合物のClostridiumおよび糸状菌由来のセルロース分解活性の促進効果の検討、⑤天然バイオマス（リグノセルロース）分解への黄色色素の応用、を目的としている。
①については、黄色色素の不安定性の問題は解決していないが、大量培養することにより、黄色色素の量を確保できる見通しが立ったという収穫が得られた。②に関しては、C. thermocellumとC. josuiという比較的近縁な種同士でも、黄色色素の作用に違いがあることが判明した。③に関しては、C. josuiのゲノム解析を行い完全ではないが、ほぼ全ゲノム配列が明らかになり、セルロース分解系の全体像が明らかになるとともに、黄色色素合成酵素の候補遺伝子の推定が可能になった。また、C. josuiの宿主ベクター系の改良が進み、遺伝子破壊による遺伝子機能の解析ができる体制が整った。⑤については、天然基質に対する黄色色素の作用が確認され、また、宿主ベクター系も信頼できる系が出来たことから、C. josuiを利用した、効率的なバイオマス分解と有用物質生産への進展が期待される段階に達した。
以上のように、黄色色素の化学構造の解明には至ってはいないが、その見通しは立っており、概ね順調に進展していると自己評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
C. thermocellumの大量培養を行い、黄色色素の化学構造決定に十分量の試料を準備し、化学構造を決定する。また、C. josui由来の組換え酵素を用いた人工セルロソームを用いて、黄色色素との特異性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
研究分担者が病気のため、３か月間実験を行えなかった。そのため、次年度に繰り越すことが必要であると判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
黄色色素の化学構造の解明が完了しておらず、試料調製と構造決定及び酵素の調製のための消耗品の購入に充てる。
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