効率的なバイオマス利用に向けた森林食害細菌由来のバイオマス分解酵素の探索

効率的な資源作物の分解技術の開発を目指し、生化学的手法およびプロテオーム解析を用いた、植物バイオマス分解性放線菌の有する多糖分解能力の向上に取り組んだ。１９種のセルロース分解性放線菌は、複数の植物細胞壁構成多糖を単一炭素源として生育することが確認された。加えて、培養上清に含まれる分泌タンパク質について、放線菌種間および単一炭素源の違いによる特異的な非活性および糖質分解酵素の分泌を確認した。 この培地中の多糖特異的な分泌酵素に注目し、セルロース分解性放線菌における糖質分解酵素の発現調節機構の解明に取り組んだ。具体的には、主要な植物バイオマスであるマンナンへの応答性を調べた。試供菌は、主要なセルロース分解酵素の転写調節タンパク質が既に特定されている、Streptomyces sp. SirexAA-E株を用いた。その結果、両多糖において特異的なマンナン分解酵素の分泌の誘導を確認した。これらの遺伝子の転写調節を制御すると予想される複数の制御因子について、大腸菌発現タンパク質およびゲルシフトアッセイを用いた機能解析を行った。その結果、新規LacI様転写調節タンパク質が、培地中のマンナン分解物の有無に応じたDNAへの結合/ 解離を介して、複数のマンナン分解酵素遺伝子の転写制御を担うことを明らかにした。加えて、マンナン分解物が、既知のセルロース応答性転写調節タンパク質のDNA結合を阻害することを確認した。これらの結果から、Streptomyces sp. SirexAA-E株は、２つの転写調節タンパク質を利用して、効率的なマンナン分解を実現していることが示唆された。

効率的な資源作物の分解技術の開発を目指し、生化学的手法およびプロテオーム解析を用いた、植物バイオマス分解性放線菌の有する多糖分解能力の向上に取り組んだ。１９種のセルロース分解性放線菌は、複数の植物細胞壁構成多糖を単一炭素源として生育することが確認された。加えて、培養上清に含まれる分泌タンパク質について、放線菌種間および単一炭素源の違いによる特異的な非活性および糖質分解酵素の分泌を確認した。 この培地中の多糖特異的な分泌酵素に注目し、セルロース分解性放線菌における糖質分解酵素の発現調節機構の解明に取り組んだ。具体的には、主要な植物バイオマスであるマンナンへの応答性を調べた。試供菌は、主要なセルロース分解酵素の転写調節タンパク質が既に特定されている、Streptomyces sp. SirexAA-E株を用いた。その結果、両多糖において特異的なマンナン分解酵素の分泌の誘導を確認した。これらの遺伝子の転写調節を制御すると予想される複数の制御因子について、大腸菌発現タンパク質およびゲルシフトアッセイを用いた機能解析を行った。その結果、新規LacI様転写調節タンパク質が、培地中のマンナン分解物の有無に応じたDNAへの結合/ 解離を介して、複数のマンナン分解酵素遺伝子の転写制御を担うことを明らかにした。加えて、マンナン分解物が、既知のセルロース応答性転写調節タンパク質のDNA結合を阻害することを確認した。これらの結果から、Streptomyces sp. SirexAA-E株は、２つの転写調節タンパク質を利用して、効率的なマンナン分解を実現していることが示唆された。