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2021 年度 実績報告書

きのこのゲノム編集技術を利用した木材腐朽現象の理解とバイオマス変換系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 19H03013
研究機関東京大学

研究代表者

五十嵐 圭日子  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80345181)

研究分担者 飛松 裕基  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20734221)
高畠 幸司  琉球大学, 農学部, 教授 (50446621)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード木材腐朽菌 / ゲノム編集 / バイオマス変換 / バイオエコノミー
研究実績の概要

きのこの多くは、木材を栄養源として生育する木材腐朽菌である。我々は既にきのこが作る子実体を食品や薬として古来から利用しているが、きのこの木材分解メカニズムや子実体形成メカニズムには依然として不明な点が多い。本研究の目的は、ゲノム編集技術を利用して木材腐朽現象を理解し、「きのこはどのように木材を分解しているのか」を明らかにするとともに、新しいバイオマス変換系の構築に応用することである。
白色木材腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumでは、形質転換条件の検討を行い、安定形質転換体を取得し、ゲノム編集実験系を確立することに努めたが、やはり抗生物質耐性が高く、現在用いている抗生物質ハイグロマイシンBは選抜に高濃度が必要であった。そこで、他の生物種でも用いられている抗生物質(Zeocin、G418、Blastcidin、Puromycin、Carboxin)を試したところ、Carboxinのみが100μg/mLの濃度でP. chrysosporiumの成長を阻害できることが明らかとなった。さらに今回テストした担子菌ウシグソヒトヨタケ(Coprinopsis cinerea)、キチリメンタケ(Gloeophyllum trabeum)Postia placentaの成長も同様に100μg/mL以下の濃度で阻害できることが明らかとなった。
さらに、C. cineraのゲノム編集㈱を作成するためのベクターを35種類調製し変異体作成を試みたところ、セルラーゼ(GH6B、GH6C)、アラビのフラノシダーゼ(GH51)、セロビオース脱水素酵素(CDH)、ピラノース脱水素酵素(PDH)の変異株を得ることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ケンブリッジ大学
  • [国際共同研究] スウェーデン農業科学大学/ウプサラ大学(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      スウェーデン農業科学大学/ウプサラ大学
  • [雑誌論文] Lytic polysaccharide monooxygenase increases cellobiohydrolases activity by promoting decrystallization of cellulose surface2022

    • 著者名/発表者名
      1.Uchiyama, T., Uchihashi, T., Ishida, T., Nakamura, A., Vermaas, J. V., Crowley, M. F., Samejima, M., Beckham, G. T., and Igarashi K.
    • 雑誌名

      Science Adv.

      巻: 8 ページ: eade5155

    • DOI

      10.1126/sciadv.ade5155

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Acetylated xylan degradation by glycoside hydrolase family 10 and 11 xylanases from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium2022

    • 著者名/発表者名
      3.Kojima, K., Sunagawa, N., Yoshimi, Y., Tryfona, T., Samejima, M., Dupree, P., and Igarashi, K.
    • 雑誌名

      J. Appl. Glycosci.

      巻: 69 ページ: 35-43

    • DOI

      10.5458/jag.jag.JAG-2021_0017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparison of glycoside hydrolase family 3 β-xylosidases from basidiomycetes and ascomycetes reveals evolutionarily distinct xylan degradation systems.2022

    • 著者名/発表者名
      5.Kojima, K., Sunagawa, N., Mikkelsen, N. E., Hansson, H., Karkehabadi, S., Samejima, M., Sandgren, M., and Igarashi, K.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 298 ページ: 101670

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.101670

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Nordic Polymer Conference/Nordic Polymer Days 20212021

    • 著者名/発表者名
      Kiyohiko Igarashi
    • 学会等名
      Enzymatic degradation and synthesis of crystalline cellulose
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] セルロース分解酵素の中性子構造と古くて新しい加水分解反応メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 圭日子
    • 学会等名
      iBIXタンパク質構造研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物細胞壁の生分解と生合成を模した循環型もの作り2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 圭日子
    • 学会等名
      第38回日本植物バイオテクノロジー学会(つくば)大会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Breaking and making cellulose by enzymes: Perspective on biomass research in Japan and Scandinavia2021

    • 著者名/発表者名
      Kiyohiko Igarashi
    • 学会等名
      JSPS-ACD hybrid seminar: Biosustainable Chemistry from Biomass
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 次世代バイオマス変換技術:サーキュラーバイオエコノミー実現のためにいかに酵素を利用するか2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 圭日子
    • 学会等名
      神戸大ワークショップ2021
    • 招待講演
  • [備考] キノコとカビにおけるヘミセルロース分解戦略の微妙な違い

    • URL

      https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20220225-1.html

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公開日: 2023-12-25  

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