放線菌由来セルラーゼの結晶性基質の効率的分解に関わる機構解明

• 研究課題/領域番号: 15K07383
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 内山 拓 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (70450658)
• 連携研究者: 内橋 貴之 金沢大学, 理工研究領域数物科学系, 准教授 (30326300) ; 石田 拓也 東京大学, 大学院農学生命科学研究科森林化学研究室, 特任助教 (10714628)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: Cellulase / Processivity / HS-AFM

研究成果の概要

「バイオリファイナリー」の実現に向けて、その鍵を握る酵素糖化の効率を高めることを目標とし，セルラーゼの効率的な結晶性セルロース分解に関わる酵素反応メカニズムを解明することを試みた。具体的には放線菌由来のセルラーゼSaCel6Bの生化学実験、高速原子間力顕微鏡観察、タンパク質結晶構造解析を通じて、そのようなメカニズムの解明を試みた。実験や観察の結果、セルラーゼSaCel6Bの効率的な結晶性セルロース分解に関わるアミノ酸残基２つを見出し、これらの重要性を明らかにした。このようなアミノ酸残基の情報を元に、糖化効率の高いセルラーゼの発見や、糖化効率の高い新規セルラーゼの合成を試みることが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure and identification of a key amino acid for glucose tolerance, substrate specificity and transglycosylation activity of metagenomic β-glucosidase Td2F2. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Matsuzawa, Toshinori Jo, Taku Uchiyama, Jenny A Manninen, Takatoshi Arakawa, Kentaro Miyazaki, Shinya Fushinobu, Katsuro Yaoi
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: - 号: 12 ページ: 2340-2353
  • DOI: 10.1111/febs.13743
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-molecule imaging analysis of binding, processive movement, and dissociation of cellobiohydrolase Trichoderma reesei Cel6A and its domains on crystalline cellulose (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura A, Tasaki T, Ishiwata D, Yamamoto M, Okuni Y, Visootsat A, Maximilien M, Noji H, Uchiyama T, Samejima M, Igarashi K, Iino R
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291 号: 43 ページ: 22404-22413
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.752048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of simple random mutagenesis protocol for the protein expression system in Pichia pastoris (2016)
  • 著者名/発表者名: Tachioka, M., Sugimoto, N., Nakamura, A., Sunagawa, N., Ishida, T., Uchiyama, T., Igarashi, K., and Samejima, M.
  • 雑誌名: Biotechnol. Biofuels 巻: 9 号: 1 ページ: 199-199
  • DOI: 10.1186/s13068-016-0613-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glucose-tolerant beta-glucosidase retrieved from a Kusasya gravy metagenome (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Uchiyama, Katsuro Yaoi, Kentaro Miyazaki
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 548-548
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] セルラーゼのプロセッシビティを中心とした機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 内山拓、五十嵐圭日子、鮫島正浩
  • 学会等名: 第12回バイオマス科学会議
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂 （東京都・文京区）
  • 年月日: 2017-01-18
• [学会発表] セルロース資化性放線菌Cellulomonas fimi由来セルラーゼのプロセッシビティを中心とした機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山拓、内橋貴之、金子哲、中村彰彦、五十嵐圭日子、鮫島正浩
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成28年度大会
  • 発表場所: 広島県民文化センターふくやま （広島県・福山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 放線菌由来GH6セルラーゼの結晶性基質分解機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山拓、内橋貴之、金子哲、中村彰彦、石田卓也、五十嵐圭日子、鮫島正浩
  • 学会等名: 第30回セルラーゼ研究会大会
  • 発表場所: 佐久平プラザ21 （長野県・佐久市）
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] メタゲノム由来β-グルコシダーゼKs5A7の性状解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山拓、矢追克郎、宮崎健太郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１６年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] メタゲノム由来β-グルコシダーゼKs5A7の性状解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山拓、矢追克郎、宮崎健太郎
  • 学会等名: 第１１回バイオマス科学会議
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-01-20
• [学会発表] Processive movement observation of four cellulases from cellulolytic bacteria Cellulomonas fimi (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Uchiyama, Masahiro Samejima, Kiyohiko Igarashi
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Andover (United States)
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会