担子菌の植物分解に関わる新規糖質酸化酵素の生理的役割の解明

本研究では、未利用セルロース系バイオマスの高効率糖化システムの構築に向けて、セルロース分解効率を高める機能を持つと予想される、担子菌Coprinopsis cinerea由来ピロロキノリンキノン（PQQ）依存性ピラノース脱水素酵素（CcPDHA）の機能解析を行った。機能解析の結果、本酵素はセロビオース脱水素酵素（CDH）様シトクロムドメイン、PQQ依存性脱水素ドメイン、セルロース結合ドメイン（CBM1）の3ドメインで構成される新規ピラノース脱水素酵素であることが明らかになった。セルロースを酸化的に分解する酵素として近年その活性が明らかにされた、溶解性多糖モノオキシゲナーゼ（LPMO）は、CDHを生理的な電子供与体とすることが有力視されている。CcPDHAはCDHと非常に類似したシトクロムドメインを有していることから、CDHと同様にLPMOの電子供与体として働くことが予想された。そこで、CcPDHAのLPMOへの電子伝達能の評価を行った結果、CcPDHAとその基質の存在下で、LPMOのセルロース分解活性が検出され、CcPDHAがLPMOへの電子供給能を有することが明らかになった。また、CcPDHAのシトクロムドメイン欠損体を用いると、LPMOの活性が著しく低下することが示され、CcPDHAがシトクロムドメインを通じてLPMOに電子を供給していることが示唆された。これらの結果から、CcPDHAはCDHと同様にLPMOの電子供与体としてセルロース分解に関わる酵素であることが示唆された。また、C. cinereaにおけるCcPDHAのホモログであるCcPDHBの機能解析の結果、本酵素はCcPDHAと同様の基質特異性を示すが、その活性は低く、CBM1は糖質への吸着能を示さないことが明らかになり、本酵素が変異の蓄積により活性の失われた酵素であることが推測された。

本研究では、未利用セルロース系バイオマスの高効率糖化システムの構築に向けて、セルロース分解効率を高める機能を持つと予想される、担子菌Coprinopsis cinerea由来ピロロキノリンキノン（PQQ）依存性ピラノース脱水素酵素（CcPDHA）の機能解析を行った。機能解析の結果、本酵素はセロビオース脱水素酵素（CDH）様シトクロムドメイン、PQQ依存性脱水素ドメイン、セルロース結合ドメイン（CBM1）の3ドメインで構成される新規ピラノース脱水素酵素であることが明らかになった。セルロースを酸化的に分解する酵素として近年その活性が明らかにされた、溶解性多糖モノオキシゲナーゼ（LPMO）は、CDHを生理的な電子供与体とすることが有力視されている。CcPDHAはCDHと非常に類似したシトクロムドメインを有していることから、CDHと同様にLPMOの電子供与体として働くことが予想された。そこで、CcPDHAのLPMOへの電子伝達能の評価を行った結果、CcPDHAとその基質の存在下で、LPMOのセルロース分解活性が検出され、CcPDHAがLPMOへの電子供給能を有することが明らかになった。また、CcPDHAのシトクロムドメイン欠損体を用いると、LPMOの活性が著しく低下することが示され、CcPDHAがシトクロムドメインを通じてLPMOに電子を供給していることが示唆された。これらの結果から、CcPDHAはCDHと同様にLPMOの電子供与体としてセルロース分解に関わる酵素であることが示唆された。また、C. cinereaにおけるCcPDHAのホモログであるCcPDHBの機能解析の結果、本酵素はCcPDHAと同様の基質特異性を示すが、その活性は低く、CBM1は糖質への吸着能を示さないことが明らかになり、本酵素が変異の蓄積により活性の失われた酵素であることが推測された。