2018 Fiscal Year Annual Research Report
Novel strategy for biomass degradation by artificial enzyme catalysts having lignin-recognizing function
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16H02560
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡邊 隆司 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80201200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 俊一 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (30336721)
磯崎 勝弘 京都大学, 化学研究所, 助教 (30455274)
西村 裕志 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (50553989)
片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リグニン / バイオマス / バイオリファイナリー / リグニン分解酵素 / 糖質結合モジュール / セルラーゼ / 金属ナノ粒子 / 酸化触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、リグニン親和性ポリペプチド鎖（CBM 及び12mer ペプチド）を分子ツールとして、リグニン親和性リグニン分解酵素の創成と、機能強化酵素を発現する担子菌の分子育種、マイクロ波増感ナノ粒子触媒の合成に関する研究を実施した。糸状菌Trichoderma reesei由来のセルラーゼの糖質結合モジュール（CBM）を安定同位体でラベル化し、二次元NMRにより天然リグニンおよびセロヘキサオースとの結合を初めて包括的に解析した論文を出版し、プレス発表した。解析の結果、セロヘキサオースがフラットサーフィスとクレフトに選択的に結合するのに対し、リグニンは、CBMの表層に広く結合することを明らかにした。このCBMを担子菌ヒラタケの多機能型ペルオキシダーゼVP1に結合した融合タンパクを発現する形質転換体の作出に成功し、腐朽特性の解析を行った。リグニン親和性ペプチドリガンドを有する磁性金属微粒子人工酵素触媒の開発では、マイクロ波加熱酸化触媒反応過程におけるマグネタイトナノ粒子表面の反応メカニズムを解析し、触媒の再利用性，酸化剤の再検討，基質適用範囲の検討を行った。その結果，本触媒では反応溶媒であるアセトニトリル中におけるマイクロ波加熱が触媒の失活を抑制する作用を示すことを見出し，最低5回はナノ粒子触媒を回収・再利用できることを明らかにした。また，本触媒はリグニンモデル化合物に対しても触媒活性を示し，対応する酸化生成物を与えることを見出した。また、マグネタイトと脂肪酸からなる磁性をもつ金属ナノ粒子を合成し、ベンジル位の酸化活性をもつことを明らかにした。検討の結果、脂肪酸としてはステアリン酸、酸化剤としてはNMOが適していることを示した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
・京都大学からプレス発表 2019年2月14日
・化学工業日報 2019年2月25日版 セルラーゼ リグニンとの結合解析 京大分子レベルで成功
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Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Robust Surface Plasmon Resonance Chips for Repetitive and Accurate Analysis of Lignin: Peptide Interactions2018
Author(s)
Isozaki, K., T. Shimoaka, S. Oshiro, A. Yamaguchi, F. Pincella, R. Ueno, T. Hasegawa, Takashi Watanabe, H. Takaya, and M. Nakamura
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Journal Title
ACS Omega
Volume: 3
Pages: 7483-7493
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Approaches for valorization of ligninocelluloses using microwave technology and lignin-binding catalysts2018
Author(s)
Takashi Watanabe, Chen Qu, Satoshi Oshiro, Hiroshi Nishimura, Keiichiro Kashimura, Takashi Nagata, Masato Katahira, Katsuhiro Isozaki, Hikaru Takaya, Masaharu Nakamura
Organizer
Lignobiotech 2018, 5th Symposium of Biotechnology Applied to Lignocelluloses
Int'l Joint Research
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