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2014 年度 実績報告書

セルロースの前処理機能を融合した新たな機能性セルラーゼの創製

研究課題

研究課題/領域番号 25820396
研究機関北海道大学

研究代表者

中島 一紀  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50540358)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードバイオマス分解
研究実績の概要

Clostridium thermocellum由来のエンドグルカナーゼ(CelD)と、セルロース結晶破壊機能を有するBacillus subtilis由来のエクスパンシン(Exp)を用いて、ExpとCelDを直接つなぎ合せたExp-CelD、フレキシブルなGSリンカー(GGGGS)を3つあるいは6つ挿入した融合酵素 Exp-GS3-CelD、およびExp-GS6-CelDを作製した。
結晶化度の異なるセルロースに対する酵素の吸着性を調査したところ、いずれのセルロースに対してもCelDに比べ融合酵素の吸着率は非常に高く、Expの融合により吸着性が大幅に向上することが分かった。また、融合酵素のリンカーの有無や長さは吸着性に大きな影響を及ぼさなかった。
非結晶セルロースの分解実験を行ったところ、CelDと比較して、Exp-CelDの分解率は低下した。一方、Exp-GS3-CelDとExp-GS6-CelDの分解率は増大した。また、ExpとCelDを連結せずに共添加した系(Exp + CelD)の分解率はCelDと同程度であった。以上のことから、リンカーを挿入してExpを融合することで、CelDのセルロース分解活性を向上させることが分かった。さらに、結晶化度の異なる3種類のセルロースを用いて、融合による活性変化(融合酵素の活性/CelDの活性)を調べたところ、Exp-GS3-CelDでは、結晶化度の高いセルロースほどCelDよりも活性が大きくなり、逆にExp-GS6-CelDでは結晶化度の大きいセルロースほどCelDより活性が低くなっていく傾向が見られた。つまり、セルロースの結晶化度に応じて適切な融合酵素(リンカー)の種類が変わり、高結晶化度のセルロースに対してはExp-GS3-CelDが有効であることが明らかとなった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Fusion enzyme consisting of bacterial expansin and endoglucanase for degradation of highly crystalline cellulose2014

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Nakashima, Koji Endo, Naomi Shibasaki-Kitakawa and Toshikuni Yonemoto
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 ページ: 43815-43820

    • DOI

      10.1039/c4ra05891g

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Construction and Degradation Properties of Fusion Enzymes Composed of Bacterial Expansin and Endoglucanase2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, K. Endo, N. Shibasaki-Kitakawa, T. Yonemoto
    • 学会等名
      2014 AIChE Annual Meeting
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 年月日
      2014-11-19 – 2014-11-19
  • [学会発表] バクテリア由来エクスパンシンとエンドグルカナーゼからなる融合酵素の作製とセルロース分解2014

    • 著者名/発表者名
      中島 一紀・遠藤 孝治・北川 尚美・米本 年邦
    • 学会等名
      第66回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-10

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公開日: 2016-06-01  

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