バイオマスの有効利用を目指した超耐熱性エンドグルカネースの高機能化

提高超耐热内切葡聚糖酶的功能以有效利用生物质

• 批准号: 04F04585
• 负责人: 石川 一彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04585/
• 关键词: セルラーゼ; バイオマス; アーケア; 酵素; ゲノム; 耐熱性

申請者は、バイオマスの有効利用、特に植物炭水化物からアルコール生産を行うための前処理用酵素として期待されている超耐熱性糖質分解酵素(超耐熱性エンドグルカネース)の開発を目的に研究を行ってきた。近年、超好熱菌ゲノム解析プロジェクトで解読したゲノム情報から、超耐熱性エンドグルカネースを世界で初めて発見した。本超耐熱性エンドグルカネースは、今まで知られている如何なるエンドグルカネースよりも耐熱性が高いため、その有効性が大いに期待されている(特許出願中)。しかし、現時点では、固形植物炭水化物に対する活性が低い(期待値の約10分の1)ために、その実用化が滞っている。本共同研究では、植物炭水化物の構造解析技術を用いて、超耐熱性エンドグルカネースを改良し、植物炭水化物を有効利用することができる新規酵素を開発する。超耐熱性エンドグルカネースの改良は、超耐熱性エンドグルカネース遺伝子と植物炭水化物に対して高活性を示すエンドグルカネース遺伝子とを用いて、遺伝子シャッフリング技術で両酵素の欠点を克服することで行う。具体的には、本酵素の超耐熱性の性質を一部犠牲にして(耐熱性が20℃低下しても問題なし)、固形植物炭水化物に対して高活性(約10倍)を示す改良エンドグルカネースを構築する。今年度までに行った研究の結果、遺伝子シャッフリング実験の結果は、全て酵素活性が低下するという結果であった。しかし、基質結合部位の改良によって酵素活性の向上に成功した。しかし、活性の向上は2-3倍程度に止まり、熱安定性の低下は殆ど見られなかった。また、使用した基質により活性の向上の程度が異なっていた。今後、結晶構造解析による活性部位の詳細な情報を得ることで、これらの問題点を克服できると考えている。さらに、本研究から、本酵素の構造および活性に不必要な箇所が見出され、これらの部位を改良することにより酵素機能を向上できるとも考えられる。

The applicant intends to conduct research on the development of hyperthermostable glycolytic enzymes (hyperthermostable glycolytic enzymes) for the purpose of effective utilization and production of plant carbohydrates. In recent years, the world has seen the emergence of super-heat resistant bacteria, such as bacteria, and so on. The heat resistance of this super-heat-resistant material is very high, and the heat resistance of this super-heat-resistant material is very high. The activity of solid plant hydrates is low (expected value is about 10 minutes), and the application is slow. This joint study aims to develop new enzymes for the application of structural analysis techniques for plant hydrates, the improvement of super-heat resistance and the utilization of plant hydrates. The improvement of super-heat resistance, super-heat resistance, super- Specifically, the enzyme was partially characterized by its ultra-heat resistance (low heat resistance at 20 ° C) and high activity (about 10-fold) for solid plant hydrates. The results of this year's research show that the enzyme activity is low. The improvement of enzyme activity in matrix-binding sites was successful. The activity is 2-3 times higher than that of the original, and the thermal stability is lower than that of the original. The degree of activity varies with the substrate used. In the future, the crystal structure analysis of the active site of the detailed information to overcome the problem point In this study, the structure and activity of this enzyme were not necessary, and the enzyme function was improved.