担子菌のセルロース分解様式の多様性を制御する因子の解析

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担子菌のセルロース分解様式は、菌によって多様性があることがわかっている。これまで白色腐朽型のセルロース分解様式についての研究は盛んに行われてきたが、褐色腐朽型のセルロース分解様式についての研究は限られている。そこで、褐色腐朽菌のセルロース分解機構について研究を進めていくことで、担子菌のセルロース分解様式の多様性を決める酵素は何か、またその酵素の構造と機能にどのような差異があるのかを分子レベルにおいて明らかにすることを研究の目的とした。まず、これまでの研究の結果から、糖質加水分解酵素ファミリー7に属する酵素(Cel7)に着目した。褐色腐朽菌Coniophora puteanaはCel7をセルロースを炭素源とした培養系において主な菌体外酵素として生産するが、精製したC. puteana由来Cel7は結晶性セルロースを分解することができなかった。その理由として、糸状菌、白色腐朽菌由来の結晶性セルロースを効率よく分解できるCel7との最も大きな差異は固体のセルロースに吸着する機能を持つ、糖結合性ドメインがC. puteanaには欠如していることが明らかとなった。また、12種類の担子菌よりCel7遺伝子のスクリーニングを試みたところ、白色腐朽菌においては全ての菌よりCel7遺伝子をスクリーニングすることに成功したが、C. puteanaを除き、全ての褐色腐朽菌においてCel7遺伝子の存在を確認することはできなかった。このことから担子菌のセルロース分解様式の多様性を決める因子の一つとして、担子菌にはCel7の有無、特性にバリエーションが存在する可能性が示唆された。様々な担子菌からのCel7遺伝子のスクリーニングに際し、新しくCODEHOPプログラムというツールを利用して、高確率にスクリーニングしてくることに成功した。さらにCODEHOPを利用して、様々な担子菌より、他の糖質加水分解酵素ファミリー遺伝子や、リグニン分解関連酵素、セロビオース脱水素酵素といった、担子菌のセルロース分解や木材分解様式に多様性を与えると考えられる酵素遺伝子を取得することに成功した。また、担子菌のセルロース分解様式に差異を与える因子に関する情報を取得する一方で、後に表現系によってその因子の影響を調べるために、担子菌の遺伝子組換え系の構築に着手した。その結果、アグロバクテリウムを用いて、担子菌Phanerochaete chrysosporiumの薬剤耐性株を得ることに成功した。