| 研究課題/領域番号 |
20H03043
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人森林研究・整備機構 (2022-2023)
京都大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
久住 亮介 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70546530)
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| 研究分担者 |
和田 昌久 京都大学, 農学研究科, 教授 (40270897)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 固体NMR / in situ測定 / 単結晶振動パターン / セルロース / 磁場配向 / 分解酵素 / 構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
持続可能な社会の構築のため、セルロース系バイオマスの酵素糖化による燃料・化学品への変換技術の開発が盛んである。糖化プロセスの高効率化のためには、結晶セルロースを分解するセルラーゼと結晶セルロースの結合部位についての、実際の加水分解プロセス中における原子レベルでの構造・動態の解明が欠かせない。本研究では、液体中における微小な結晶の単結晶構造解析が可能なin situ三次元磁場配向NMRシステムを新たに構築し、結晶セルロース－染料複合体をモデルとして同システムによる解析手法を確立した上で、同手法による結晶セルロース－セルラーゼ複合体の結合部位における局所構造とその動態の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
セルラーゼによるセルロース加水分解機構の解明には、水中での分解環境を維持した状態での結合部位の解析が欠かせない。その達成のため、本研究では有機微結晶の三次元磁場配向を応用した新規NMR法を開発した。汎用プローブを基にNMR内での試料管の変調回転と測定時における変調回転軸の一時傾斜が可能なプローブを作製し、モデル化合物を同プローブによる測定に供したところ、液体中にあるμmサイズの微結晶において化学シフトテンソルを精密に決定することに成功した。同法は多次元法も有効であり、セルラーゼ糖結合モジュールやそのセルロース複合体にも適用可能なin situ三次元磁場配向NMR法を確立させるに至った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオリファイナリーを加速させる上で、セルラーゼ糖結合性モジュールと結晶セルロースの結合状態の原子レベルでの実態解明が欠かせない。しかしながら、基質が水に不溶の結晶セルロースであり、加水分解環境下における結合部位の精密解析は、回折法や電子顕微鏡法、溶液NMR法など従来法では困難な状況にあった。開発したin situ三次元磁場配向NMRは水中での三次元磁気拘束を通じて対象の“単結晶NMR”を可能とし、セルラーゼに加え他の酵素や生体分子・生理活性物質などの液体・反応プロセス中での構造解析にも展開できる。有機・無機材料学・構造生物学・分子工学・創薬・医療工学など幅広い分野への波及が大いに期待される。
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