Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2016(平成28)年度 生存圏科学 萌芽研究 7

研究課題

海洋性細菌のリグニン分解酵素による木質バイオマス成分変換機構の理解

研究組織

代表者 嶋根康弘(海洋研究開発機構海洋生命理工学研究開発センター)
共同研究者 渡辺隆司(京都大学生存圏研究所)
大田ゆかり(海洋研究開発機構海洋生命理工学研究開発センター)
前田亜鈴悠(海洋研究開発機構海洋生命理工学研究開発センター)
片平正人(京都大学エネルギー理工学研究所)
崇(京都大学エネルギー理工学研究所)
山置佑大(京都大学エネルギー理工学研究所)

研究概要

地球温暖化と化石資源の枯渇問題を背景として、食糧と直接競合しない木質バイオマスを利用した化成品生産技術などを含む統合的なバイオリファイナリーの構築が求められている。近年、申請者らは、駿河湾の海底沈木から分離した海洋性細菌Novosphingobium sp. MBES04株から、木材の主要成分であるリグニンの内部主要結合 (β-O-4結合) の選択的開裂が可能な6つの酵素(SDR3、SDR5、GST3、GST4、GST5、GST6)を取得し、機能性ポリマー原料にもなる芳香族モノマー(グアヤシルヒドロキシプロパノン:GHP)の酵素反応を利用した生産法を開発した。

嶋根康弘: 2016(平成28)年度生存圏科学萌芽研究 図 1
図 1 リグニンダイマーモデルからGHPへ至る酵素変換経路

本酵素群の内、本課題で対象とするβ-O-4結合を還元開裂するエーテラーゼ(GST4)は、リグニン酵素変換のキーエンザイムの一つであるが、基質認識機構や反応機構は未だ解っていない。

最近、我々はインフォマティクス手法を用いたGST4とそのホモログ間の比較解析から、基質結合ポケット周辺に基質認識に関与すると考えられる「蓋」と「壁」構造を発見した。本研究を通じて、酵素活性発現におけるそれらの役割を探り、海洋から分離した細菌のもつ特異な酵素が、陸域で生産される最大のバイオマスである木材に多量に含まれるリグニンをどのような機構で認識し、変換するかを明らかにしたい。

嶋根康弘: 2016(平成28)年度生存圏科学萌芽研究 図 2
図 2 GST4ホモログの基質結合ポケット周辺に見つかった蓋と壁様構造

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2016年8月3日作成

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