超高分解能分子モニタリングで捉える選択的リグニン分解機構のダイナミクスと包括解析

超高分辨率分子监测捕获木质素选择性降解机制的动力学和综合分析

• 批准号: 11J03215
• 负责人: 西村 裕志
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03215/
• 关键词: 核磁気共鳴法; 木質バイオマス; 担子菌; リグニン; 生分解機構

本研究は、木質バイオマス資源の有効な利活用に向けて、選択的リグニン分解菌による生分解を高分解能核磁気共鳴法および質量分析法を駆使して捉えることを目的とした。木質は主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンから構成される。生分解過程でどのような化学結合が消失し、変化するのかをモニタリングするためには、木質中の各成分の結合相関を2D-NMR上にマッピングする必要がある。特に、選択的リグニン分解菌がどのようにリグニンを分解していくのかを把握するためには、リグニンユニット間の結合情報とリグニンと糖の結合情報が重要である。そこで、できるだけ天然に近い条件で包括的にNMR解析する手法の確立を試みた。溶液NMR法による木質成分の解析は、欧米を中心に数グループから報告されているが、従来法ではユニット間結合の精密構造解析と定量評価を行うための感度、分解能が十分ではなかった。また粉砕時の加熱・酸化による構造変化を避けることも重要である。そこで、温和な条件での微粉砕処理法と溶解法の最適化を行った結果、従来法を凌駕する感度と分解能で2D-NMRスペクトルを得ることに成功した。このように、木質のNMR解析において試料調製法、分析法を検討して他のグループを凌駕する解析法を確立できたことは大きな成果である。また定量評価法についても検討を加え、結合定数の相違による違いを、TOROSY/anti-TOROSY法を用いて算出したJ値から補正し定量性を向上する手法を提案することができた。これは木質の生分解機構の解析のみならず、NMR法によるバイオマスの精密評価・定量系全般に適用可能な成果である。さらに、木材腐朽菌の生分解過程を経時的にNMRで詳細に解析し、腐朽形態の相違をNMR法によって観測することができた。また、生分解の鍵を握る二次代謝物について高分解能質量分析法を用いて新規類縁体を同定し、プロファイリング解析を進めた。

This study は, wooden バ イ オ マ ス resources の have sharper な, use に to け て, sentaku リ グ ニ ン decomposition microbes に よ る raw decomposition を high decomposition can nuclear magnetic 気 resonance method お よ び quality analysis を 駆 make し て catch え る こ と を purpose と し た. Wooden は main に セ ル ロ ー ス, ヘ ミ セ ル ロ ー ス, リ グ ニ ン か ら constitute さ れ る. Raw decomposition で ど の よ う な chemical combination が disappear し, - す る の か を モ ニ タ リ ン グ す る た め に の each ingredient の phase in the は, wooden masato を 2 d - NMR に マ ッ ピ ン グ す る necessary が あ る. Special に, sentaku リ グ ニ ン decomposition microbes が ど の よ う に リ グ ニ ン を decomposition し て い く の か を grasp す る た め に は, リ グ ニ ン ユ ニ ッ ト の combination between intelligence と リ グ ニ ン と sugar の combined with intelligence が important で あ る. そ こ で, で き る だ け nearly で い conditions including natural に に NMR analytical す る gimmick の establish を try み た. Solution NMR method に よ る wooden components analytical は の, omega is を center に グ ル ー プ か ら report さ れ て い る が, 従 to で は ユ ニ ッ ト combining の precision structural analysis between quantitative evaluation 価 と を line う た め の sensitivity, decomposition can が very で は な か っ た. When また powder 砕, <s:1> heating, acidification, による structural changes, を avoiding ける, と and と are important である. そ こ で, benign conditions な で の powder 砕 処 logos と dissolved method の line optimization を っ た results, 従 to を above す る sensitivity と can decompose で 2 d - NMR ス ペ ク ト ル を have る こ と に successful し た. こ の よ う に, wooden の NMR analytical に お い て sample modulation method, analysis method を beg し 検 て he の グ ル ー プ を above す る analytic method を establish で き た こ と は big き な results で あ る. ま た quantitative evaluation method of 価 に つ い て も beg を え, combining constant 検 の conceives に よ る) い を, TOROSY/method of anti - TOROSY を い て calculate し た J numerical か ら corrected し quantitative を upward す る technique proposed を す る こ と が で き た. こ れ は の raw wood decomposition institutions の parsing の み な ら ず, NMR method に よ る バ イ オ マ ス の 価 precision evaluation, quantitative system all に may apply な results で あ る. さ ら に, wood decay fungi の decomposition を 経 に NMR で detailed analytical し に, corrupt form の を NMR method is deemed に よ っ て 観 measuring す る こ と が で き た. ま た, decomposition の key を grip る secondary metabolites に つ い て を high decomposition can quality analysis with い て new rules class try body を with し, プ ロ フ ァ イ リ ン グ parsing を into め た.

项目成果

リグニンのβ-0-4結合新規選択的開裂法(γ-TTSA法)の検討(2)-DHPへの適用-

木质素中β-0-4键选择性断裂新方法的研究（γ-TTSA法）（2）-在DHP中的应用-

• 发表时间: 2011
• 作者: 安藤大将;西村裕志;片平正人;高野俊幸;中坪文明;矢野浩之
• 通讯作者: 矢野浩之

溶液NMR法による木材細胞壁成分の精密評価と生分解モニタリング

利用溶液核磁共振法对木材细胞壁成分进行精确评估和生物降解监测

• 发表时间: 2012
• 作者: 西村裕志;小澤佑;岡村英保;渡辺隆司;片平正人
• 通讯作者: 片平正人

リグニンのβ-0-4結合新規選択的開裂法(γ-TTSA法)の検討(3)-MWLへの適用-

研究木质素中β-0-4键的新型选择性断裂方法（γ-TTSA法）（3）-MWL中的应用-

• 发表时间: 2012
• 作者: 安藤大将;西村裕志;片平正人;高野俊幸;中坪文明;矢野浩之
• 通讯作者: 矢野浩之

選択的白色腐朽菌Ceriporiopsis subvermisporaが分泌するcerebrosideの構造解析と機能

选择性白腐真菌Ceriporiopsis subvermispora分泌的脑苷脂的结构分析及功能

• 发表时间: 2012
• 作者: 山口大輔;西村裕志;渡邊崇人;本田与一;渡辺隆司
• 通讯作者: 渡辺隆司

Diverse rare lipid-related metabolites including ω-7 and ω-9 alkenylitaconic acids (ceriporic acids) secreted by a selective white rot fungus, Ceriporlopsis subvermispora

多种稀有脂质相关代谢物，包括选择性白腐真菌 Ceriporlopsis subvermispora 分泌的 ω-7 和 ω-9 烯基衣康酸（角孔酸）

• 发表时间: 2012
• 期刊: Chem.Phys.Lipids
• 作者: Nishimura;H.;Murayama;K.;Watanabe;T.;Honda;Y.;Watanabe;T.
• 通讯作者: T.