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酵母または糸状菌のペントース代謝酵素を活用して、石油代替燃料として食料と競合しないセルロース系バイオマスからの新たなバイオエタノールの生産方法を開発することを目的として研究を行った。前年度までに、D-キシロースやL-アラビノースからD-キシルロース-5-リン酸への変換に必要なペントース代謝酵素としてRhizomucor pusillus由来のD-キシロースレダクターゼ、キシリトールデヒドロゲナーゼ、L-キシルロースレダクターゼ、Mucor circinelloides由来のキシルロキナーゼ、Meyerozyma caribbica由来のL-アラビトールデヒドロゲナーゼ活性を有するキシリトールデヒドロゲナーゼの各遺伝子をそろえ、プラスミドを用いた組換え酵母を作製し、各ペントースからのエタノール生産を検討してきた。
今年度は、各酵素の機能を向上させてエタノール生産性をより向上させることを目的として以下の実験を行った。まず、上記ペントース代謝酵素の各遺伝子の大腸菌発現系を用いて、各酵素タンパク質を調製し、Ｘ線結晶構造解析に適用可能な単結晶を得ることを目的に、結晶化条件の検討を行った。併せて、酵素の安定性と代謝活性が向上した変異酵素を得ることを目的に、各酵素遺伝子にランダム変異を導入し、得られた変異酵素ライブラリーから熱処理後も酵素活性を保持している熱安定性向上変異酵素を取得した。熱安定性向上変異酵素の中には、安定性の向上だけでなく、触媒活性が向上している変異酵素も存在することが期待できる。各変異酵素遺伝子の塩基配列を決定することにより、変異部位と機能向上との関連を検討した。
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