木材腐朽菌の酵素系阻害反応を利用した新規防腐剤選抜システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13556024
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 島田 幹夫 京都大学, 木質科学研究所, 教授 (50027166)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 智紀 日本衛生センター, 大阪支杜・中央研究所, 所長 ; 服部 武文 京都大学, 木質科学研究所, 助手 (60212148) ; 角田 邦夫 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (30127104) ; 浅井 岳人 三共(株), 化学研究所, 上級研究員
• Keywords: オオウズラタケ / 銅耐性菌 / イソクエン酸リアーゼ / シュウ酸 / 木材腐朽菌 / 木材防腐剤 / 阻害剤 / グリオキシル酸回路

Research Abstract

本研究の目的は木造家屋などの木材構造部材の微生物劣化、特にシュウ酸を多量に分泌する銅耐性木材腐朽菌(オオウズラタケなど)の代謝機能を解析することによって、その木材腐朽を生化学的レベルで制御しようとするものである。具体的には木材腐朽菌の酵素系阻害反応を利用した新規防腐材選択システムである。昨年度は、シュウ酸生合成が、グリオキシル酸回路とTCA回路と連動しているという新規なメカニズムを発見することに成功し、米国科学アカデミー紀要(Erman et al. PNAS,98,11126-1130,2001)に掲載されるはこびとなった。本年度では、この連動メカニズムの枢軸にはイソクエン酸リアーゼ(ICL)が位置付けられることがわかったので、学術観点からまずグリオキシル酸回路の鍵酵素でもあるICLとリンゴ酸合成酵素の精製を木材腐朽菌については初めて達成して国際誌に発表した。また、TCA回路の鍵酵素であるイソクエン酸デヒドロゲナーゼを腐朽菌からはじめて精製することに成功した。これらの研究成果を発表したインパクトから、「化学と生物」および「木材保存」編集部から解説と総説依頼があり、本研究の成果を一般的読者に広く啓蒙することができた。さらに、特筆すべきことは、銅耐性菌オオウズラタケの子実体形成を液体培養系で初めて成功し、国際学会でも大きなインパクトをもたらすことができた。なぜなら、子実体は胞子形成のプロセスであり、木材腐朽の防止には、胞子形成を阻止することが重要であり、そのメカニズムの解明も基本的な問題であるからである。
他方、ICL阻害剤のスクリーニングは三共化学研究所のグループの協力を得て現在、約10000点の試薬から、第一次、二次の選抜を経て、有力な試薬が7種類ほど発見された。これらの試薬の応用性については実用的観点から更に検討を進めている段階である。

Research Products

• [Publications] Yoon, J.J., Hattori, T., Shimada, M.: "A metabolic role of the glyoxylate and TCA cycles for development of the Copper-tolerant brown-rot fungus Fomitopsis palustris"FEMS Microbilogy Letters. 217. 9-14 (2002)
• [Publications] Yoon, J.J., Hattori, T., Shimada, M.: "A physiological role of the glyoxylate and TCA cycles in fruitbody formation of the copper-tolerant brown-rot fungus Fomitopsis palustris"International Research Group on Wood Preservation. 02-104320. 1-10 (2002)
• [Publications] 島田 幹夫, 服部 武文: "キノコの特異なエネルギー獲得戦略"化学と生物. 40(8). 492-494 (2002)
• [Publications] 島田 幹夫, Yoon, J.J., Munir, 服部 武文: "木材腐朽菌の代謝生理・銅耐性とシュウ酸、そして腐朽の生化学"木材保存. 28(3). 86-97 (2002)
• [Publications] Munir, E., Hattori, T., Shimada, M.: "Purification and Characterization of Malate Synthase from the Glucose-gown Wood-rotting Basidiomycete Fomitopsis palustris"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 66(3). 576-581 (2002)
• [Publications] Munir, E., Hattori, T., Shimada, M.: "Purification and characterization of Isocitrate lyase from the wood-rotting basidiomycete Fomitopsis palustris"Archives Biochemistry and Biophysics. 399(2). 225-231 (2002)
• [Publications] Yoon, J.J., Hattori, T., Shimada, M.: "Purification and Charcterization of NADP-Linked Isocitrate Dehydro-genase from Copper-tolerant Wood-rotting Basidiomycete, F.palustris"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 67(1). 114-120 (2003)
• [Publications] Nishide, T., Tokimatsu, T., Hatori, T., Shimada, M.: "CDNA Cloning of Isocitrate Lyase from the Copper-tolerant Wood-rotting fungus Fomitopsis palustris"Wood Research. No.89. 11-12 (2002)