セルロース結合蛋白質のアンカリングによる植物細胞壁の高機能化

通过锚定纤维素结合蛋白改善植物细胞壁的功能

基本信息

批准号：
12019233
负责人：
大宮邦雄
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞壁を分解する微生物由来酵素群の中に、細胞壁を分解する触媒部位のほかに酵素を植物繊維成分に吸着させ、あるいはセルロース繊維間に入り込み触媒部位を基質に接近させて分解しやすくするセルロース結合ドメインと呼ばれるタンパク質領域の存在を明らかにしてきた。そこで、細胞表層にある細胞壁セルロースに、セルロース結合タンパク質の細胞壁吸着特性を利用して様々な高機能タンパク質をアンカリングさせ、細胞壁の高機能化をはかることで、有用植物の効率的な栽培を行う。具体的には、環境汚染物質を分解する酵素群を細胞表層でアンカリングさせ、効率的に土壌中の汚染物質を分解する植物を育種する。そこで、まず、植物細胞中で異種タンパク質を分泌させるために、植物で機能する分泌シグナルの検索を行い、タバコ培養細胞BY-2を用いていくつかの分泌シグナルについて検討た結果、C.stercorarium xylanase Bの分泌シグナルがタバコ培養細胞BY-2でも機能することを発見した。次に、植物で発現可能なセルロース結合タンパク質の検索をおこない、シロイヌナズナのセルラーゼ中に、細菌と同じセルロース結合ドメインを発見した。さらに、細菌由来の有機塩素系化合物を分解する酵素遺伝子を植物中で発現できるか検討を行い、土壌細菌Ralstonia eutrophusのクロロカテコール分解酵素群遺伝子のうち、分解の律速となる芳香環開裂酵素ジオキシゲナーゼcbnA遺伝子を有用作物イネで高発現させることに成功した。

源自微生物的分解植物细胞壁的酶中，除了分解细胞壁的催化位点外，还有纤维素，纤维素将酶吸附到植物纤维成分上或进入纤维素纤维之间，使催化位点更接近底物，使其更容易分解。我们揭示了称为结合域的蛋白质区域的存在。因此，我们的目标是利用纤维素结合蛋白的细胞壁吸附特性，将各种高功能蛋白锚定到细胞表层的细胞壁纤维素上，以提高细胞壁的功能性，从而有效地培育有用的植物。具体来说，我们将一组分解环境污染物的酶锚定在细胞表面，培育出能够高效分解土壤中污染物的植物。因此，为了在植物细胞中分泌异源蛋白，我们首先寻找在植物中发挥作用的分泌信号，并使用培养的烟草细胞BY-2研究了几种分泌信号，我们发现B分泌信号也在BY-2烟草中发挥作用。培养细胞。接下来，他们寻找可以在植物中表达的纤维素结合蛋白，并在拟南芥纤维素酶中发现了与细菌中相同的纤维素结合结构域。此外，我们研究了是否有可能在植物中表达降解来自细菌的有机氯化合物的酶基因，在土壤细菌真养产碱菌的氯儿茶酚降解酶组基因中，我们研究了限速芳香环裂解酶双加氧酶。我们成功地在有用作物水稻中高度表达了 cbnA 基因。