糸状菌のセルラーゼ誘導生産に与えるβ－グルコシダーゼ変異のインパクト

• 研究課題/領域番号: 16K06870
• 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: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 志田 洋介 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (70573880)
• 研究協力者: 矢追 克郎 ; 城所 俊一 ; 奥 直也
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016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: 誘導発現メカニズム / Trichoderma reesei / β-グルコシダーゼ / セルラーゼ / 誘導発現 / トリコデルマ / β－グルコシダーゼ / 酵素 / 発現制御 / 蛋白質 / シグナル伝達 / 応用微生物

研究成果の概要

糸状菌Trichodrema reeseiにおいて、菌体内のβ-グルコシダーゼBGLIIの409番目のアミノ酸変異がセルラーゼの高生産化をもたらす。BGLIIの変異とセルラーゼ生産との関連を明らかにするため、変異箇所に飽和変異導入を行いT. reeseiのセルラーゼ生産に与える影響を解析した。その結果、最も高いセルラーゼ生産性を与えた変異はV409T変異であった。異種宿主発現による変異型BGLIIの解析から、V409T変異は加水分解活性を野生株の2倍以上に向上させ、オリゴ糖を生成する糖転移活性を強化することが明らかとなった。また、これらがセルラーゼ生産の誘導物質となっていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

糸状菌Trichoderma reeseiは植物バイオマス分解酵素（セルラーゼ）を大量に生産するため、非常に有用な菌株である。本菌がセルラーゼを生産するためには誘導物質が必要であるが、その誘導物質生成の一端を担っている菌体内酵素β-グルコシダーゼの変異がセルラーゼ生産に与える影響を解析し、409番目のアミノ酸をバリンからスレオニンに変異させることが最も高いセルラーゼ生産性をもたらした。本研究の成果は、本菌の工業利用を促進するとともに、β-グルコシダーゼの酵素機能を理解する上で大きな意義がある。

研究成果

• [学会発表] 糸状菌Trichoderma reesei 由来BGLⅡの変異が酵素学的性質に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祥吾, 中村 彩奈, 志田 洋介, 小笠原 渉
  • 学会等名: セルラーゼ研究会第32回大会
• [学会発表] 糸状菌のスマートセル化にむけた研究開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 志田洋介
  • 学会等名: ライフサイエンス技術部会 反応分科会 講演会「スマートセルインダストリー創出に向けた技術開発」
  • 招待講演
• [学会発表] Elucidation of the Effect of Mutation of BGLII IN Filamentous Fungus Trichoderma reesei (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori S, Nakamura A, Matsuzawa T, Shida Y, Yaoi K, Ogasawara W
  • 学会等名: The 7th International GIGAKU Conference
  • 国際学会
• [学会発表] T. reesei のセルラーゼ生産性を向上させる β－グルコシダーゼの変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 志田 洋介、中村 彩奈、服部 祥吾、松沢 智彦、矢追 克郎、小笠原 渉
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年大会
• [学会発表] 微生物の生き様を知る － 糸状菌 Trichoderma reesei － (2017)
  • 著者名/発表者名: 志田洋介、小笠原渉
  • 学会等名: 第10回北陸バイオシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 糸状菌Trichoderma reeseiにおけるセルロース認識メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 志田洋介、小笠原渉
  • 学会等名: 第31回セルラーゼ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of beta-glucosidase mutation in cellulolytic fungus Trichoderma reesei mutant (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Shida, Kaori Yamaguchi, Mikiko Nitta, Ayana Nakamura, Machiko Takahashi, Shun-ichi Kidokoro, Kazuki Mori, Kosuke Tashiro, Satoru Kuhara, Tomohiko Matsuzawa, Katsuro Yaoi, Yasumitsu Sakamoto, Nobutada Tanaka, Yasushi Morikawa, Wataru Ogasawara
  • 学会等名: the 17th International Biotechnology Symposium
  • 発表場所: オーストラリア、メルボルン
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会
• [備考] 長岡技術科学大学 生物資源工学研究室ホームページ
  • URL: http://www.microorganisms.jp/ogasawara-lab/#intro