キシラノソーム形成メカニズムの解明によるオーダーメード糖分解酵素複合体の作出

• 研究課題/領域番号: 06J00017
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 吉田 誠 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 特任助教授
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 放線菌 / キシラノソーム / ヘミセルラーゼ / 酵素複合体

研究概要

多糖類の構造は多様であることから、その効率的な分解には種々の酵素の共作用が必要である。本研究課題で着目した酵素の複合化技術の利点は、基質特異性の異なる酵素を一ヶ所に局在化させることで生じる相乗効果により、多糖類の分解効率を飛躍的に高めることにある。このような効率的な分解プロセスは自然界においても観察されており、本研究では放線菌が生産するキシラン分解酵素複合体(キシラノソーム)に着目した。本複合体の形成機構は不明であるが、その形成の有無が培養時に加えるキシランの種類に左右されることから、その形成にはキシランが関与していると予想される。そこで本研究では、本複合体の形成メカニズムを解明し、さらにその機構を利用した酵素複合化技術を開発することを目的とした。
本年度において、人工酵素複合体の作出に向けた酵素の探索および取得を行った結果、放線菌由来のユニークな特性を有するアラビノフラノシダーゼが見出された。本酵素は、糖質分解酵素ファミリー43に属する触媒ドメインと、ファミリー42糖質結合モジュール(CBM42)からなり、その触媒ドメインは直鎖状アラビナンのみをエキソ型で分解した。一方、CBM42は直鎖状基質には吸着せず、アラビノキシランやアラビナンなどの分岐鎖状基質に吸着することが明らかとなった。さらに、CBM42を欠損した組換え体を作出したところ、多糖基質への活性が減少した。したがって、本CBM42は触媒ドメインの多糖基質に対する触媒反応を補助することが示唆された。従来のキシラノソームは、グルクロノキシランを含む培地で形成されるが、アラビノキシランを含む培地では形成されないことから、本CBM42はアラビノキシランを分解のターゲットとした人工酵素複合体の作出に際して、非常に有用ではないかと考えている。