担子菌の植物分解に関わる新規糖質酸化酵素の生理的役割の解明

阐明担子菌中参与植物分解的新型碳水化合物氧化酶的生理作用

• 批准号: 14J08518
• 负责人: 梅澤 究
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J08518/
• 关键词: セルロース; 糸状菌; 酵素糖化; 酸化還元酵素; PQQ; ピラノース脱水素酵素; 糖質酸化還元酵素; シトクロムb; CBM1; バイオマス; 糖化; セルロース分解; セルロース; 糸状菌; 酵素糖化; 酸化還元酵素; PQQ; ピラノース脱水素酵素; 糖質酸化還元酵素; シトクロムb; CBM1; バイオマス; 糖化; セルロース分解

本研究では、未利用セルロース系バイオマスの高効率糖化システムの構築に向けて、セルロース分解効率を高める機能を持つと予想される、担子菌Coprinopsis cinerea由来ピロロキノリンキノン（PQQ）依存性ピラノース脱水素酵素（CcPDHA）の機能解析を行った。機能解析の結果、本酵素はセロビオース脱水素酵素（CDH）様シトクロムドメイン、PQQ依存性脱水素ドメイン、セルロース結合ドメイン（CBM1）の3ドメインで構成される新規ピラノース脱水素酵素であることが明らかになった。セルロースを酸化的に分解する酵素として近年その活性が明らかにされた、溶解性多糖モノオキシゲナーゼ（LPMO）は、CDHを生理的な電子供与体とすることが有力視されている。CcPDHAはCDHと非常に類似したシトクロムドメインを有していることから、CDHと同様にLPMOの電子供与体として働くことが予想された。そこで、CcPDHAのLPMOへの電子伝達能の評価を行った結果、CcPDHAとその基質の存在下で、LPMOのセルロース分解活性が検出され、CcPDHAがLPMOへの電子供給能を有することが明らかになった。また、CcPDHAのシトクロムドメイン欠損体を用いると、LPMOの活性が著しく低下することが示され、CcPDHAがシトクロムドメインを通じてLPMOに電子を供給していることが示唆された。これらの結果から、CcPDHAはCDHと同様にLPMOの電子供与体としてセルロース分解に関わる酵素であることが示唆された。また、C. cinereaにおけるCcPDHAのホモログであるCcPDHBの機能解析の結果、本酵素はCcPDHAと同様の基質特異性を示すが、その活性は低く、CBM1は糖質への吸着能を示さないことが明らかになり、本酵素が変異の蓄積により活性の失われた酵素であることが推測された。

In this study, we analyzed the functionalities of pyrroloquinolinequinone (PQQ)-dependent pyranose dehydrogenase (CcPDHA) derived from the basidiomycete Coprinopsis cinerea, which is expected to have the function of increasing cellulose degradation efficiency, in order to build a highly efficient glycation system for unused cellulose biomass.功能分析表明，该酶是由三个结构域组成的一种新型吡喃糖脱氢酶：类似于纤维二的脱氢酶（CDH）样细胞色素结构域，PQQ依赖性脱氢酶结构剂和纤维素结合结构域（CBM1）。裂解多糖单加氧酶（LPMO）的活性最近被证明是氧化降解纤维素的一种酶，可能使CDH成为生理电子供体。 CCPDHA具有与CDH非常相似的细胞色素域，预计将充当LPMO的电子供体，类似于CDH。因此，评估了CCPDHA对LPMO的电子转移能力，并在CCPDHA及其底物存在下检测到LPMO的纤维素降解活性，表明CCPDHA具有向LPMO提供电子的能力。此外，使用CCPDHA的细胞色素结构域缺乏已显示可显着降低LPMO的活性，这表明CCPDHA通过细胞色素域向LPMO提供了电子。这些结果表明，CCPDHA是与CDH相似的LPMO电子供体参与纤维素降解的酶。此外，CCPDHB的功能分析是C. cinerea中CCPDHA的同源物的功能分析，表明，尽管该酶表现出与CCPDHA相似的底物特异性，但其活性很低，CBM1并未表现出可吸附的碳水化合物，并且人们推测，这种活动是由于其活性而造成的，其活性却是enzeme的繁殖群体。