Clarification of propagation reaction for lignin formation by using artificial polysaccharide matrix

澄清使用人工多糖基质形成木质素的增长反应

• 批准号: 21H04730
• 负责人: 浦木 康光
• 金额: $ 27.46万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04730/
• 关键词: リグニン; 人工多糖類マトリックス; 成長反応; 蛍光共鳴エネルギー移動; 細胞壁ミメティックス; ヘミセルロース; アセチル基; キシログルカン

令和4年度は、以下の2つの主要課題について取り組んだ。1.水溶性部分アセチル化キシラン存在下での脱水素重合体の調製とその分析：広葉樹のキシランと同程度のアセチル基を有するグルクロノキシランを、市販のブナキシランから調製した。この部分アセチル化キシランの水溶部（PAC）、および針葉樹から抽出したグルコマンナンと市販のキシログルカンを用いて、消散監視機能付き水晶振動子マイクロバランス（QCM-D）のセンサ上に細胞壁マトリックスの構築を試みた。この工程の第一段階は広葉樹セルロースナノファイバー（CNF）の固着であり、アンカー試薬を用いることで、達成できた。第二段階は、各種ヘミセルロースの吸着であり、PACの吸着量はアセチル化前のキシランより少なく、CNFとの低し親和性が明らかになった。第三段階は酵素の吸着で、ポプラ由来のペルオキシダーゼ（rCWPO-C）と、西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP）の吸着量を測定した。HRPはCNF表面を好んだが、rCWPO-CはPAC表面に多量吸着し、PACの重要性が示唆された。最終段階はモノリグノールの酵素表面への接着による脱水素重合で、rCWPO-Cはシナピルアルコールを酸化して巨大な重合体を与えた。特に、PACが存在すると、超巨大な粒子が生成し、キシラン中のアセチル基の重要性、即ち、リグニン形成における合目的性が明確になった。2.モノリグノール間およびモノリグノールと高分子リグニン間の蛍光共鳴エネルギー移動（FRET)の測定：昨年の課題であった高濃度リグニン溶液の調製が自転公転ミキサーを使用することで可能となった。そこで、FRET測定の予備研究として、各種単離リグニンの蛍光特性を調べた。その結果、どのリグニンも278 nmの紫外線を10分間照射するだけで、容易に構造変化を起こすことが分かり、今後の蛍光測定に対する課題が明確になった。

2020财年，我们主要做了以下两个工作。 1.在水溶性部分乙酰化木聚糖存在下脱氢聚合物的制备和分析：由市售山毛榉木聚糖制备具有与硬木木聚糖相同数量的乙酰基的葡糖醛酸木聚糖。使用这种部分乙酰化木聚糖的水部分（PAC）、从针叶树中提取的葡甘露聚糖以及市售的木葡聚糖，我们在具有耗散监测功能的石英晶体微天平（QCM-D）的传感器上构建了细胞壁基质。 。该过程的第一步是硬木纤维素纳米纤维 (CNF) 的锚定，这是使用锚定剂完成的。第二步是各种半纤维素的吸附，PAC的吸附量比乙酰化前的木聚糖要少，与CNF的亲和力较低。第三步是酶吸附，测定杨过氧化物酶（rCWPO-C）和辣根过氧化物酶（HRP）的吸附量。虽然 HRP 更喜欢 CNF 表面，但 rCWPO-C 大量吸附在 PAC 表面上，这表明 PAC 的重要性。最后一步是通过将木质素单体粘附到酶表面进行脱氢聚合，rCWPO-C 氧化芥子醇以产生大聚合物。特别是，PAC的存在导致了超大颗粒的形成，这阐明了木聚糖中乙酰基的重要性，即它们在木质素形成中的作用。 2. 木质素单体之间以及木质素单体与聚合木质素之间的荧光共振能量转移（FRET）的测量：去年的高浓度木质素溶液的制备是一个挑战，但通过使用自转公转混合器成为可能。因此，作为 FRET 测量的初步研究，我们研究了各种分离木质素的荧光特性。结果发现，任何类型的木质素在278 nm紫外光照射10分钟后都很容易发生结构变化，这澄清了未来荧光测量的挑战。

项目成果

Functions of wood cell wall polysaccharides on dehydrogenative polymerization of monolignols with cationic cell wall-bound peroxidase

木质细胞壁多糖在阳离子细胞壁结合过氧化物酶脱氢聚合木质素单体中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Yan Lyu; Shiori Suzuki; Kengo Shigetomi; Yutaka Tamai; Yuji Tsutsumi; Yasumitsu Uraki
• 通讯作者: Yasumitsu Uraki

人工リグニンの簡便な構造解析を目的とした重水素化コニフェリルアルコールの合成

氘代松柏醇的合成用于人造木质素的简单结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 時沢真奈;重冨顕吾;浦木康光
• 通讯作者: 浦木康光

タケアルカリリグニン分解物の抗酸化活性およひα-グルコシダーゼ阻害活性

竹碱木质素分解产物的抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制活性

• 发表时间: 2022
• 作者: 田丸 寛 ; 林 純也 ; 藤田 弘毅 ; 堤 祐司
• 通讯作者: 堤 祐司

Influences of polysaccharides in wood cell walls on lignification in vitro

木材细胞壁多糖对体外木质化的影响

• DOI: 10.1007/s10570-021-04108-x
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5.7
• 作者: Lyu Yan;Matsumoto Tatsuya;Taira Shogo;Ijiri Kazumasa;Yoshinaga Arata;Shigetomi Kengo;Uraki Yasumitsu
• 通讯作者: Uraki Yasumitsu

Effects of hemicelluloses on dehydrogenative polymerization of monolignols with cationic cell wall-bound peroxidase

半纤维素对木质素单体与阳离子细胞壁结合过氧化物酶脱氢聚合的影响

• DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.120305
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 11.2
• 作者: Lyu Yan;Suzuki Shiori;Nagano Hiroki;Shigetomi Kengo;Tamai Yutaka;Tsutsumi Yuji;Uraki Yasumitsu
• 通讯作者: Uraki Yasumitsu