自然界に学ぶ「バイオマス分解機構」の解明

自然界における初期のバイオマス分解に関わる酵素を網羅的に解析するため、解読したイナワラを溶解させる能力を持つ放線菌のゲノム遺伝子配列からヘミセルロース分解に関わると予想された酵素遺伝子を網羅的にピックアップした。また、主要なヘミセルロースであるキシランの分解に関わる酵素であるキシラナーゼについては、すでにGH10とGH11の発現酵素が得られているため、バイオマスの分解性を評価した。これらGH10、GH11酵素については、立体構造も解析されていることから、顕微鏡観察のための蛍光ラベルを入れるために活性中心に関係しない部位にシステインを導入した変異体酵素、A164C（GH10), S64C（GH11）をそれぞれデザインした。また、サトウキビを材料として一分子観察が行えるか、既存の修飾酵素を用いてテストしたところ、バックグラウンドはあるもののAlexa647修飾酵素の１分子蛍光シグナルは観測することができた。ただし、試料の厚みがあるため１分子蛍光の焦点と明視野焦点がずれてしまうことや、試料が薄い場合は細胞構造が崩れてしまっているなど試料調製の問題や、酵素の非特異的吸着をどのように抑えるかが今後解決すべき問題として考えられた。後期のバイオマス分解に関わる酵素の網羅的解析に向けては、バイオマスを炭素源として担子菌を培養し、発現される酵素を観察し、バイオマス分解に重要と考えられる酵素を明らかにした。

自然界における初期のバイオマス分解に関わる酵素を網羅的に解析するため、解読したイナワラを溶解させる能力を持つ放線菌のゲノム遺伝子配列からヘミセルロース分解に関わると予想された酵素遺伝子を網羅的にピックアップした。また、主要なヘミセルロースであるキシランの分解に関わる酵素であるキシラナーゼについては、すでにGH10とGH11の発現酵素が得られているため、バイオマスの分解性を評価した。これらGH10、GH11酵素については、立体構造も解析されていることから、顕微鏡観察のための蛍光ラベルを入れるために活性中心に関係しない部位にシステインを導入した変異体酵素、A164C（GH10), S64C（GH11）をそれぞれデザインした。また、サトウキビを材料として一分子観察が行えるか、既存の修飾酵素を用いてテストしたところ、バックグラウンドはあるもののAlexa647修飾酵素の１分子蛍光シグナルは観測することができた。ただし、試料の厚みがあるため１分子蛍光の焦点と明視野焦点がずれてしまうことや、試料が薄い場合は細胞構造が崩れてしまっているなど試料調製の問題や、酵素の非特異的吸着をどのように抑えるかが今後解決すべき問題として考えられた。後期のバイオマス分解に関わる酵素の網羅的解析に向けては、バイオマスを炭素源として担子菌を培養し、発現される酵素を観察し、バイオマス分解に重要と考えられる酵素を明らかにした。