| 研究概要 |
細菌における植物細胞壁分解機構に関する研究は、植物細胞壁多糖に対する細菌の分子応答機構を明らかにし、未利用バイオマスの有効利用や植物の細菌感染症予防に繋がる。
【植物細胞壁分解に関わる枯草菌のエコシステム】枯草菌の一種である納豆菌は、日本の伝統食である納豆の製造に利用されている。原料の大豆種皮にはラムノガラクツロナン(RG)領域が多く含まれている。RT-PCRによる遺伝子発現解析の結果、納豆菌と同種の枯草菌が大豆と相互作用する際に、RG分解に関わるリアーゼYesWとYesXの両遺伝子を誘導発現することを見出した。これら2つのRGリアーゼは、枯草菌の大豆腐生に関わるトリガーファクターとして機能していることが示唆される。
【RGリアーゼの構造生物学】枯草菌由来RGリアーゼYesWとYesXは、植物細胞壁構成多糖ラムノガラクツロナン(RG)-Iを分解し、それぞれ異なる作用様式(YesW,エンド型;YesX,エキソ型)を示す。これらのRGリアーゼは菌体外に分泌され、協奏的作用によりRG-Iを不飽和2糖にまで分解する。作用様式に関わる構造要因を明らかにするため、両リアーゼのX線結晶構造を決定し、比較構造解析を行った。その結果、YesXにおいてのみ活性クレフトの一端を覆うループ構造が見出された。YesXの本ループ構造を欠失した変異体は、不飽和2糖のみを遊離させるYesXのエキソ型活性を喪失し、ランダム鎖長のオリゴ糖を遊離させるYesW様のエンド型活性を示した。エキソ型酵素からエンド型酵素への分子変換は、酵素機能変換技術としての「リモデリング工学」の確立へと繋がるものである。
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