白色腐朽菌のリグニン・糖質分解関連遺伝子間転写ネットワークの解明

C. subvermisporaが、セルロースを残し、リグニンを選択的に分解する理由として、これまでセルラーゼの活性が低いことやフェントン反応によるセルロースの分解抑制などが報告されている。また主な糖質加水分解酵素としてキシラナーゼを多く発現していることから、ヘミセルロースを主な炭素源としていることも考えられる。本研究ではリグニン分解のメカニズムが炭素源と関連があるのではないかと考え、各糖を唯一の炭素源とした培地、およびブナ単離リグニン(MWL)を添加した条件で培養した菌体外酵素の活性およびタンパク質発現、遺伝子発現について解析を行った。その結果、糖源の違いにより、培養4―14日目の培養上清のマンガンペルオキシダーゼ(Mnp)、ラッカーゼ(Lac)活性、糖質分解活性、およびPolyR-478の脱色に違いが見られた。異なる糖源による培養で分解に差が見られたことから、培養上清のタンパク質を網羅的に解析するため、iTRAQを用いてプロテオーム解析を行った。その結果、糖質加水分解酵素の他、ラッカーゼ、ペルオキシダーゼ、などリグニンの酸化的分解に関わっていると考えられている酵素に差が見られた。また、遺伝子レベルでの発現を解析するため、リアルタイムPCR法でLacとMnpの発現量の変化を調べ、さらに詳細な遺伝子発現を調べるため、RNAシークエンスを行った。この結果は現在解析中である。本研究の結果から、C.subvermisporaの選択的なリグニン分解機構に関わる要素として、糖によるリグニン酸化分解に関与する酵素の発現促進、または、酸化酵素発現の抑制が示唆された。

C. subvermisporaが、セルロースを残し、リグニンを選択的に分解する理由として、これまでセルラーゼの活性が低いことやフェントン反応によるセルロースの分解抑制などが報告されている。また主な糖質加水分解酵素としてキシラナーゼを多く発現していることから、ヘミセルロースを主な炭素源としていることも考えられる。本研究ではリグニン分解のメカニズムが炭素源と関連があるのではないかと考え、各糖を唯一の炭素源とした培地、およびブナ単離リグニン(MWL)を添加した条件で培養した菌体外酵素の活性およびタンパク質発現、遺伝子発現について解析を行った。その結果、糖源の違いにより、培養4―14日目の培養上清のマンガンペルオキシダーゼ(Mnp)、ラッカーゼ(Lac)活性、糖質分解活性、およびPolyR-478の脱色に違いが見られた。異なる糖源による培養で分解に差が見られたことから、培養上清のタンパク質を網羅的に解析するため、iTRAQを用いてプロテオーム解析を行った。その結果、糖質加水分解酵素の他、ラッカーゼ、ペルオキシダーゼ、などリグニンの酸化的分解に関わっていると考えられている酵素に差が見られた。また、遺伝子レベルでの発現を解析するため、リアルタイムPCR法でLacとMnpの発現量の変化を調べ、さらに詳細な遺伝子発現を調べるため、RNAシークエンスを行った。この結果は現在解析中である。本研究の結果から、C.subvermisporaの選択的なリグニン分解機構に関わる要素として、糖によるリグニン酸化分解に関与する酵素の発現促進、または、酸化酵素発現の抑制が示唆された。