セルロースの1級水酸基の酸化に始まる新しい生分解機構の解明

从纤维素中伯羟基的氧化出发阐明新的生物降解机制

• 批准号: 17658075
• 负责人: 磯貝 明
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17658075/
• 关键词: セルロース; 生分解; 酸化酵素; セルラーゼ; 1級水酸基; セロウロン酸; リアーゼ; 加水分解酵素

セルロースの生分解機構については、セルラーゼによる加水分解のみが知られており、関連して多くの研究が進められている。一方、本研究では、セルロースの1級水酸基であるC6位の水酸基の酵素酸化がまず起こって親水性のカルボキシル基が導入され、続いてヒドロラーゼ型およびリアーゼ型の酵素によって低分子化、更に代謝されるという全く新しいセルロースの生分解ルートの存在を証明し、その機能と役割を解明しようとするものである。昨年度から、微結晶セルロース粉末(高結晶化度の天然セルロースI型の結晶構造)および銅アンモニア溶液から再生したセルロース(低結晶化度のセルロースII型の結晶構造)をイオン交換水中、市販セルラーゼで処理し、水可溶成分あるいは水不溶のセルロース残渣成分中に二重結合を有するヘキセンウロン酸基の存在の有無を検討してきた。滅菌が不完全なセルロース分散液を市販セルラーゼ処理した場合には、二重結合の存在を示すデータが得られたが、菌の混入による副反応の可能性があった。そこで、完全に滅菌した試料で市販セルラーゼ処理したところ、水可溶成分には二重結合の存在は認められなかったが、水不溶のセルロース残渣部分に二重結合の存在を示唆する結果が得られた。この結果の再現性を現在検討している。二重結合の存在が認められれば、セルロースの新しい生分解機構として、C6位の酸化に続いてリアーゼによるβ脱離型の分解が存在することになる。市販セルラーゼ処理残渣中の二重結合の存在は、クロマトグラフによる検出(250nm付近にヘキセンウロン酸基の二重結合由来の吸収が現れるはずなので)で進めている。

关于纤维素的生物降解机制，目前已知的只有纤维素酶的水解作用，许多相关研究正在进行中。另一方面，在这项研究中，首先发生C6位羟基（纤维素的伯羟基）的酶氧化，引入亲水性羧基，然后通过水解酶将其还原为较低分子量。和裂合酶类酶并进一步代谢，目的是证明存在一种全新的纤维素生物降解途径，并阐明其功能和作用。从去年开始，用市售纤维素酶在离子交换水中处理微晶纤维素粉末（具有高结晶度的天然纤维素I型晶体结构）和由铜铵溶液再生的纤维素（具有低结晶度的纤维素II型晶体结构）的存在或不存在。研究了水溶性成分或水不溶性纤维素残基成分中具有双键的己烯糖醛酸基团的存在。当用市售纤维素酶处理未完全灭菌的纤维素分散体时，获得了表明双键存在的数据，但存在由于细菌污染而发生副反应的可能性。因此，当用市售纤维素酶处理完全灭菌的样品时，在水溶性成分中未观察到双键的存在，但获得了暗示在水不溶性纤维素残渣中存在双键的结果。完毕。我们目前正在研究该结果的可重复性。如果发现双键的存在，纤维素的新生物降解机制将包括 C6 位氧化，然后通过裂合酶进行 β-消除降解。通过色谱法检测市售纤维素酶处理的残留物中双键的存在（源自己烯糖醛酸基团的双键的吸收应出现在 250 nm 左右）。

项目成果

Cellouronate (beta-1,4-linked polyglucuronate) lyase from Brevundimonas sp. SH203 : Purification and characterization

来自短波单胞菌属的纤维质酸（β-1,4-连接的聚葡萄糖醛酸）裂合酶。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Carbohydrate Polymers 62
• 作者: Konno;N.;Isogai;A.et al.
• 通讯作者: A.et al.

巻頭言

介绍

• 发表时间: 2022
• 期刊: 教育学研究論集（武庫川女子大学教育学部）
• 作者: 小林聡子;相良好美;土田雄一;熊谷朋子;楠山 研;熊谷朋子;矢野裕俊
• 通讯作者: 矢野裕俊