シロアリセルラーゼマスプロダクションのための分子生物学的研究

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我国で食害の大きいヤマトシロアリとイエシロアリの消化管系におけるセルラーゼ系酵素の分布を分析した結果、共生している原生動物が生息していない中腸に顕著なセルラーゼ活性が存在することが明らかになった。また、セルラーゼのうち、エンドグルカナーゼ(CMCase)とβ-グルコシダーゼ活性が高く、後者の活性はイエシロアリの方がヤマトシロアリより5倍活性が高かった。これまで機能が不明であった両シロアリの中腸において、唾液腺から分泌されるCMCaseと中腸で生産されるβ-グルコシダーゼとが共同的に作用し、セルロースよりグルコースを生産していることが、重合度17の低分子セルロースを基質として用いることにより明らかとなった。また、イエシロアリにおいては、セルロースの分解に関してはセルロースの結晶化度の依存性は低いが、天然の木材に存在するセルロースの結晶化度(約40-70%)において栄養源として特に有用であることが明らかとなった。次に、唾液腺CMCaseと中腸β-グルコシダーゼをゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィー及びクロマトフォーカシングにより単離・精製しその性質を分析した。その結果、中腸のβ-グルコシダーゼの分子量は約10kDa、等電点は5.0、至適温度は37℃であり、一方、唾液腺CMCaseのそれらは約3kDa、8.5、40℃であった。両者の分子量と等電点が大きく異なるところから、両者の大量調製にはゲル濾過とイオン交換クロマトグラフィーが有用であることが示唆された。また、両酵素のアミノ酸分析及び部分配列の決定を行うとともに、トリプシン処理を行いフラグメントを解析した結果、他のセルラーゼと同様にセルロース結合ドメインと加水分解活性ドメインを持つことが明らかとなった。最後に、これらの結果から、シロアリセルラーゼ遺伝子のクローニングを試みその基礎的データが得られた。