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2016 年度 実施状況報告書

メタゲノム由来高機能β-グルコシダーゼの解析と応用

研究課題

研究課題/領域番号 26850067
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

松沢 智彦  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究員 (10711971)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードメタゲノム / グルコシダーゼ / バイオマス / 生成物阻害
研究実績の概要

土壌由来メタゲノムから単離した生成物阻害耐性を有する複数のβ-グルコシダーゼの生化学的・酵素学的な諸性質の解析(至適温度・至適pH、重金属の添加効果、糖の添加効果、酵素反応速度論的解析など)を行った。また、メタゲノムからのスクリーニングに過程おいて興味深い基質特性を有するGlycoside hydrolase family 31に属する新規酵素の単離にも成功した。
次に、バイオマスの酵素糖化を促進する有用性の高い生成物阻害耐性β-グルコシダーゼについて結晶構造解析を行った。本酵素の立体構造と好熱性細菌由来の熱安定性に優れる酵素の立体構造を比較することによって、メタゲノム由来の本酵素の安定性に関与すると推定される複数のアミノ酸残基を選定し、それらのアミノ酸残基に変異を導入することによって熱安定性の向上などの高機能化を試みた。約10種類の変異体の熱安定性試験によって、複数の熱安定性が向上した変異体の取得・熱安定性に重要なアミノ酸残基の特定に成功した。また、これらの変異を重ね合わせることによって単独の変異よりもさらに安定性の向上した変異酵素の取得に成功した。高機能化したメタゲノム由来生成物阻害耐性β-グルコシダーゼはその野生型酵素以上にバイオマスの酵素糖化を促進する能力を有しており、また、熱安定性以外にも重金属耐性や有機溶媒耐性なども獲得していることが明らかになった。また、本酵素の糖(基質および添加糖)との複合体の構造解析も試みており、様々な糖との複合体の結晶構造解析が進みつつある。さらなる研究の推進によって、生成物阻害耐性メカニズムの解明やその応用(既存産業用酵素への生成物阻害耐性の付与など)が期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

有用酵素の単離・機能解析・結晶構造解析・高機能化まで一貫して研究を推進できている。

今後の研究の推進方策

これまでに単離・解析したメタゲノム由来酵素のさらなる詳細な解析を進めることによって産業用酵素の高機能化に資する情報を得ることができると考えている。特に生成物阻害耐性を有するβ-グルコシダーゼの基質および添加糖の三者複合体解析が重要であると考えている。

次年度使用額が生じた理由

薬品や物品などの消耗品を当初想定していたよりも安価に購入することができたため。

次年度使用額の使用計画

薬品や物品などの消耗品の購入

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Screening, identification, and characterization of a novel saccharide-stimulated β-glycosidase from a soil metagenomic library.2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Matsuzawa, Katsuro Yaoi
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 101 ページ: 633-646

    • DOI

      10.1007/s00253-016-7803-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Screening, identification, and characterization of α-xylosidase from a soil metagenome.2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Matsuzawa, Nobutada Kimura, Hikaru Suenaga, Katsuro Yaoi
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 122 ページ: 393-399

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.03.012

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [産業財産権] 生成物阻害耐性および基質阻害耐性を有するβ-グルコシダーゼ、それをコードする遺伝子2017

    • 発明者名
      松沢智彦、渡邊真宏、矢追克郎
    • 権利者名
      松沢智彦、渡邊真宏、矢追克郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-006497
    • 出願年月日
      2017-01-18

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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