加リン酸分解酵素を用いたセルロースの有用糖質への変換

点击翻译按钮获取中文摘要

普遍的に存在する糖質からカーボンニュートラルな材料を合成する目的で、加リン酸分解酵素を用いた糖質の変換を行った。スクロース加リン酸分解酵素とセロデキストリン加リン酸分解酵素とを用いたスクロースからセルロースを合成する反応では、結晶化度が非常に高いII型セルロースが合成された。周波数変調原子間力顕微鏡を用いて、合成されたII型セルロースの液中ナノレベル観察を行ったところ、セルロース結晶の表面において分子が整列した様子が確かめられた。クライオ電子顕微鏡単粒子解析によるセロデキストリン加リン酸分解酵素の構造解析から、セルロース分子のII型セルロース結晶への自己組織化は、セロデキストリン加リン酸分解酵素の2量体構造中でセルロース2分子が近接した逆平行の配置をとることに起因すると考えられた。セロデキストリン加リン酸分解酵素を用いて合成されたセルロース分子がII型板状結晶に自己組織化する様子を、高速原子間力顕微鏡を用いて観察したところ、II型セルロース板状結晶は二次元的に成長する様子が観察された。結晶中における欠陥の生成は確認されず、セルロース分子が極めて精密に溶液中でパッキングし、II型セルロース結晶へ自己組織化することが確かめられた。本研究成果は、セロデキストリン加リン酸分解酵素が化学反応の触媒としての機能だけでなく、化学反応による生産物の超分子的な形態・構造を決定づけるという、ユニークな機能を有することを示しており、酵素学的観点で非常に意義があると考えられる。