細菌類から木材腐朽菌へのキノン類の供給経路を標的とした次世代木材防腐剤の開発

• 研究課題/領域番号: 15H04526
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 木質科学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 吉田 誠 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30447510)
• 研究分担者: 五十嵐 圭日子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80345181)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 木材保存剤 / 微生物間相互作用 / PQQ / 木材腐朽 / 木材保存

研究成果の概要

木材腐朽菌は木材の強度低下を引き起こすことが知られている。これは木造構造物の崩壊の危険性を大きく増大させることから、この現象を抑制するために木材保存剤が利用される。その中で、最近、環境への配慮の高まりを受け、環境への負荷が低い木材防腐剤の開発が求められている。
本研究では、真菌類の木材分解で機能すると考えられるピラノース脱水素酵素(PDH)が、細菌由来のピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とすることに注目した。そこで、PDHのPQQ結合阻害剤を探索し、それをベースとした防腐剤開発の可能性を評価した。

研究成果

• [国際共同研究] Norwegian University of Life Sciences/NIBIO(Norway)
• [国際共同研究] University of Massachusetts(米国)
• [国際共同研究] Norwegian University of Life Sciences(Norway)
• [国際共同研究] University of Massachusetts/Virginia Tech(米国)
• [雑誌論文] The pyrroloquinoline-quinone dependent pyranose dehydrogenase from Coprinopsis cinerea (CcPDH) drives lytic polysaccharide monooxygenase (LPMO) action (2018)
  • 著者名/発表者名: Varnai Aniko、Umezawa Kiwamu、Yoshida Makoto、Eijsink Vincent G. H.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: In press 号: 11
  • DOI: 10.1128/aem.00156-18
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 腐朽メカニズムの概要と研究の展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田 誠
  • 雑誌名: 木材保存 巻: In press
  • NAID: 130007428921
• [雑誌論文] Structure of the catalytic domain of α-L-arabinofuranosidase from Coprinopsis cinerea, CcAbf62A, provides insights into structure-function relationships in glycoside hydrolase family 62 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tonozuka, T., Tanaka, Y., Okuyama, S., Miyazaki, T., Nishikawa, A. and Yoshida, M.
  • 雑誌名: Applied Biochemistry and Biotechnology 巻: 181 号: 2 ページ: 511-525
  • DOI: 10.1007/s12010-016-2227-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of an LPMO from the brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum with broad xyloglucan specificity, and its action on cellulose-xyloglucan complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kojima, Y., Varnai, A., Ishida, T., Sunagawa, N., Petrovic, D., Igarashi, K., Jellison, J., Goodell, B., Alfredsen, G., Westereng, B., Eijsink, V., and Yoshida M.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 82 号: 22 ページ: 6557-6572
  • DOI: 10.1128/aem.01768-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] pH-dependent electron transfer reaction and direct bioelectrocatalysis of the quinohemoprotein pyranose dehydrogenase (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeda, K., Matsumura, H., Ishida, T., Yoshida, M., Igarashi, K., Samejima, M., Hiroyuki Ohno, and Nakamura, N.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 477 号: 3 ページ: 369-373
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.06.096
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 自然界における木材腐朽現象の多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 誠
  • 雑誌名: 応用糖質科学 巻: 5 ページ: 200-203
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 菌類による植物バイオマス分解機構について新たにわかってきたこと (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田 誠
  • 学会等名: セルロース学会北海道・東北支部セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 植物分解性担子菌Coprinopsis cinerea由来アリールアルコール酸化酵素の基質認識機構の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田丸慶明、梅澤 究、吉田 誠
  • 学会等名: 第68回日本木材学会年次大会
• [学会発表] Pseudomonas aureofaciens 由来 2-ケト-D-グルコース 脱水素酵素における点変異導入が酵素活性に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村徳王、田丸慶明、吉田 誠、梅澤 究
  • 学会等名: 第68回日本木材学会年次大会
• [学会発表] Auxiliary Activities Family 12: unique PQQ-dependent redox enzymes (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshida
  • 学会等名: Gordon Research Conference -Cellulases & Other Carbohydrate-Active Enzymes-
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterization of an LPMO9 acting on cellulose and hemicellulose from the brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kojima、Aniko Varnai、Takuya Ishida、Naoki Sunagawa、Dejan M. Petrovic、Kiyohiko Igarashi、Jody Jellison、Barry Goodell、Gry Alfredsen、Bjorge Westereng、Vincent G. H. Eijsink、Makoto Yoshida
  • 学会等名: Gordon Research Conference -Cellulases & Other Carbohydrate-Active Enzymes-
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of AA3 aryl-alcohol oxidase from the plant-saprophytic basidiomycete Coprinopsis cinerea (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Tamaru、Kiwamu Umezawa、Makoto Yoshida
  • 学会等名: Gordon Research Conference -Cellulases & Other Carbohydrate-Active Enzymes-
• [学会発表] The pyrroloquinoline-quinone (PQQ)-dependent quinohemoprotein pyranose dehydrogenase from Coprinopsis cinerea (CcPDH), belonging to the AA12 family, drives lytic polysaccharide monooxygenase (LPMO) action. (2017)
  • 著者名/発表者名: Aniko Varnai、Kiwamu Umezawa、 Makoto Yoshida、Vincent G.H. Eijsink.
  • 学会等名: Enzyme Engineering XXIV.
  • 国際学会
• [学会発表] Coprinopsis cinerea由来アリールアルコール酸化酵素の基質特異性の調査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田丸慶明、梅澤 究、吉田 誠
  • 学会等名: 第31回セルラーゼ研究会
• [学会発表] Coprionopsis cinerea 由来アリールアルコール酸化酵素の点変異導入による基質特異性の改変 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田丸慶明、梅澤 究、吉田 誠
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成29年度大会
• [学会発表] 褐色腐朽菌 Gloeophyllum trabeum 由来 LPMO9 のセルロースおよびヘミセルロース分解特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小嶋由香、Aniko Varnai、Dejan Petrovic、Borge Westereng、Vincent Eijsink、石田卓也、砂川直輝、五十嵐圭日子、Jody Jellison、Barry Goodell、Gry Alfredsen、吉田誠
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成29年度大会
• [学会発表] ピロロキノリンキノン依存性ピラノース脱水素酵素と溶解性多糖モノオキシゲナーゼの相互作用に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅澤 究、吉田 誠、武田康太、中村暢文、大野弘幸、Aniko Varnai、Vincent Eijsink
  • 学会等名: 第67回日本木材学会年次大会
• [学会発表] 担子菌Coprinopsis cinerea由来アリールアルコール酸化酵素の酵素学的機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田丸慶明、梅澤 究、吉田 誠
  • 学会等名: 第67回日本木材学会年次大会
• [学会発表] 腐朽菌の木材分解メカニズムを分子レベルで理解する (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 誠
  • 学会等名: 日本木材学会生物劣化研究会 2017 年春季研究会(講演会)
  • 招待講演
• [学会発表] ユニークなCBM1を有する担子菌Coprinopsis cinerea由来AA12ピラノース脱水素酵素アイソザイムの機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅澤 究、吉田 誠、武田康太、中村暢文、大野弘幸、石田卓也、五十嵐圭日子、鮫島正浩
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 担子菌Phanerochaete chrysosporium由来PQQ依存性酸化還元酵素遺伝子のクローニングおよび発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸谷光平、梅澤究、石田卓也、吉田誠、五十嵐圭日子、鮫島正浩
  • 学会等名: 第15回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • 発表場所: ルミエール府中（東京）
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] Comparison of Enzymatic Properties between AA12 Pyranose Dehydrogenases from Coprinopsis cinerea (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiwamu Umezawa, Kouta Takeda, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi, Nobuhumi Nakamura, Masahiro Samejima, Hiroyuki Ohno, and Makoto Yoshida
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2015: Cellulosome, Cellulases & Other Carbohydrate Modifying Enzymes
  • 発表場所: Proctor Academy（NH, USA）
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [備考] 次世代木材防腐剤の開発
  • URL: http://rd.tuat.ac.jp/activities/factors/search/20150730_3.html