環境調和型の微生物工学を目指して

〜微生物のタンパク質分子を生かす取り組み

微生物は、地球上の生態系の土台を形作っている重要な役割も持っています。生態系は、微生物の働きがなければ成り立ちません。日頃意識していませんが、私たち人類も常に微生物に接して生きています。実際、私たちは、微生物から様々な恩恵を受けていますが、時には猛々しい牙を向けられることもあります。私たちは、このような微生物の機能をタンパク質分子レベルで解明することに取り組んでいます。最近、ある種のカビが生産する酸化酵素DyPが、これまで知られていなかった新規なペルオキシダーゼで、しかも生体異物を排除するために重要な役割を果たしている事を明らかにしました1, 2)。また、バクテリアを使って、重要な資源である高純度のセルロースを効率よく生産することに成功し3)、現在、その合成ユニットである膜タンパク質の解析に取り組んでいます。私たちは、これらの研究を着実に積み重ねて、２１世紀にふさわしい環境調和型の微生物工学の実現を目指しています。

 

A.原著論文

1. Y. Sugano, Y. Matsushima, K. Tsuchiya, H. Aoki, M. Hirai, M. Shoda. Degradation pathway of an anthraquinone dye catalyzed by a unique peroxidase DyP from Thanatephorus cucumeris Dec 1.  Biodegradation  20(3), p.433-440, 2009.　

 

2. T. Shimokawa, M. Shoda, Y. Sugano.  Purification and characterization of two DyP isozymes from Thanatephorus cucumeris Dec 1 specifically expressed in an air-membrane surface bioreactor. Journal of Bioscience and Bioengineering 107(2), p.113-115, 2009.　

 

3. T. Shimokawa, M. Hirai, M. Shoda, Y. Sugano.  Efficient dye decolorization and production of dye decolorizing enzymes by the basidiomycete Thanatephorus cucumeris Dec 1 in a liquid and solid hybrid culture. Journal of Bioscience and Bioengineering  106(5), p.481-487, 2008.　

 

4. M. Shakeri, Y, Sugano, M. Shoda.  Stable repeated-batch production of recombinant dye-decolorizing peroxidase (rDyP) from Aspergillus oryzae. Journal of Bioscience and Bioengineering  105(6), p.683-686, 2008.　

 

5. Y. Sugano, R. Muramatsu, A. Ichiyanagi, T. Sato, M. Shoda.  DyP, a unique dye-decolorizing peroxidase, represents a novel heme peroxidase family: Asp171 replaces the distal histidine of classical peroxidases.  The Journal of Biological Chemistry 282(50), p.36652-36658, 2007.　

 

6. M. Shakeri, Y. Sugano, M. Shoda.  Production of dye-decolorizing peroxidase (rDyP) from complex substrates by repeated-batch and fed-batch cultures of recombinant Aspergillus oryzae.  Journal of Bioscience and Bioengineering 103(2), p.129-134, 2007.　

 

7. Y. Sugano, Y. Matsushima, M. Shoda.  Complete decolorization of the anthraquinone dye Reactive blue 5 by the concerted action of two peroxidases from Thanatephorus cucumeris Dec 1.  Applied Microbiology and Biotechnology 73(4), p.862-871, 2006.　

 

8. S. Saijo, T. Sato, N. Tanaka, A. Ichiyanagi, Y. Sugano, M. Shoda.  Precipitation diagram and optimizing crystallization condition at low ionic strength for deglycosylated dye-decolorizing peroxidase from a basidiomycete.  Acta Crystallographica Section F 61(8), p.729-732, 2005.　

 

9. S. O. Bae, Y. Sugano, M. Shoda.  Comparison of bacterial cellulose production in a jar fermentor between Acetobacter xylinum BPR2001 and its mutant, acetan-nonproducing strain EP1.  Journal of Microbiology and Biotechnology 15(2), p.247-253, 2005. 　

　

10. S. O. Bae, Y. Sugano, K. Ohi, M. Shoda.   Features of bacterial cellulose synthesis in a mutant generated by disruption of the diguanylate cyclase 1 gene of Acetobacter xylinum BPR2001.  Applied Microbiology and Biotechnology 65(3), p.315-322, 2004.

　

11. N. Noro, Y. Sugano, M. Shoda.   Utilization of the buffering capacity of corn steep liquor in bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum.  Applied Microbiology and Biotechnology 64(2), p.199-205, 2004.　

　

12. S. O. Bae, Y. Sugano, M. Shoda. Improvement of bacterial cellulose production by addition of agar in a jar fermentor. Journal of Bioscience and Bioengineering 97(1), p.33-38, 2004.　

　

13. Y. Sugano, Y. Ishii, M. Shoda.  Role of H164 in a unique dye-decolorizing heme peroxidase DyP.  Biochemical and Biophysical Research Communications 322(1), p.126-132, 2004.　

　

14. T. Sato, S. Hara, T. Matsui, G. Sazaki, S. Saijo, T. Ganbe, N. Tanaka, Y. Sugano, M. Shoda.   A unique dye-decolorizing peroxidase, DyP, from Thanatephorus cucumeris Dec 1: heterologous expression, crystallization and preliminary X-ray analysis.  Acta Crystallographica Section D 60(1), p.149-152, 2004.　

　

15. T. Ishida, M. Mitarai, Y. Sugano, M. Shoda.  Role of water-soluble polysaccharide in bacterial cellulose production.  Biotechnology and Bioengineering 83(4), p.474-478, 2003.　

　

16. N. Shintani, Y. Sugano, M. Shoda.  Decolorization of kraft pulp bleaching effluent by a newly isolated fungus, Geotrichum candidum Dec 1.  Journal of Wood Science 48, p.402-408, 2002.　

　

17. T. Ishida, Y. Sugano, T. Nakai, M. Shoda.  Effects of acetan on production of bacterial cellulose by Acetobacter xylinum.  Bioscience Biotechnology and Biochemistry 66(8), p.1677-1681, 2002. 　

　

18. T. Ishida, Y. Sugano, M. Shoda.  Novel glycosyltransferase genes involved in the acetan biosynthesis of Acetobacter xylinum.  Biochemical and Biophysical Research Communications 295(2), p.230-235, 2002.　

　

19. T. Nakai, Y. Nishiyama, S. Kuga, Y. Sugano, M. Shoda.  ORF2 gene involves in the construction of high-order structure of bacterial cellulose.  Biochemical and Biophysical Research Communications 295(2), p.458-462, 2002.　

　

20. Y. Chao, M. Mitarai, Y. Sugano, M. Shoda.  Effect of addition of water-soluble polysaccharides on bacterial cellulose production in a 50-L airlift reactor.  Biotechnology Progress 17(4), p.781-785, 2001.　

 

21. Y. Chao, Y. Sugano, M. Shoda.  Bacterial cellulose production under oxygen-enriched air at different fructose concentrations in a 50-liter internal-loop airlift reactor.  Applied Microbiology and Biotechnology 55(6), p.673-679, 2001.　

　　

22. Y. Sugano, C. Matsuo, M. Shoda.  Efficient production of a heterologous peroxidase, DyP from Geotrichum candidum Dec 1, on solid-state culture of Aspergillus oryzae RD005.  Journal of Bioscience and Bioengineering 92(6), p.594-597, 2001.　

　

23. N. J. Kim, Y. Sugano, M. Hirai, M. Shoda.  Removal of high load of ammonia gas by a marine bacterium, Vibrio alginolyticus.  Journal of Bioscience and Bioengineering 90(4), p.410-415, 2000.　

　　

24. N. J. Kim, Y. Sugano, M. Hirai, M. Shoda.  Removal characteristics of high load ammonia gas by a biofilter seeded with a marine bacterium, Vibrio alginolyticus.  Biotechnology Letters. 22(16), p.1295-1299, 2000.　

　

25. T. H. Lee, H. Aoki, Y. Sugano, M. Shoda.  Effect of molasses on the production and activity of dye-decolorizing peroxidase from Geotrichum candidum Dec 1.  Journal of Bioscience and Bioengineering 89(6), p.545-549, 2000.　

　

26. Y. Chao, T. Ishida, Y. Sugano, M. Shoda.  Bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum in a 50-L internal-loop airlift reactor.  Biotechnology and Bioengineering 68(3), p.345-352, 2000. 　

 

27. Y. Sugano, R. Nakano, K. Sasaki, M. Shoda.   Efficient heterologous expression in Aspergillus oryzae of a unique dye-decolorizing peroxidase, DyP, of Geotrichum candidum Dec 1.  Applied and Environmental Microbiology 66(4), p.1754-1758, 2000.　

　

28. Y. Sugano, K. Sasaki, M. Shoda.   cDNA cloning and genetic analysis of a novel decolorizing enzyme, peroxidase gene dyp from Geotrichum candidum Dec 1.  Journal of Bioscience and Bioengineering 87(4), p.411-417, 1999.　

　

29. Y. Chao, Y. Sugano, T. Kouda, F. Yoshinaga, M. Shoda.  Production of bacterial cellulose by Acetobacter xylinum with an air-lift reactor.  Biotechnology Technniques 11(11), p.829-832, 1997.　

　

30. Y. Sugano, H. Nagae, K. Inagaki, T. Yamamoto, I. Terada, Y. Yamazaki.  Production and characteristics of some new b-agarases from a marine bacterium, Vibrio sp. strain JT0107.  Journal of Fermentation and Bioengineering 79(6), p.549-554, 1995.　

　

31. Y. Sugano, T. Matsumoto, M. Noma. Sequence analysis of the agaB gene encoding a new b-agarase from Vibrio sp. strain JT0107.  Biochimica et Biophysica Acta 1218(1), p.105-108, 1994.　

　

32. Y. Sugano, H. Kodama, I. Terada, Y. Yamazaki, M. Noma.  Purification and characterization of a novel enzyme, a-neoagarooligosaccharide hydrolase (a-NAOS hydrolase) from a marine bacterium Vibrio sp. strain JT0107.  Journal of Bacteriology 176(22), p.6812-6818, 1994.　

　

33. Y. Sugano, T. Matsumoto, H. Kodama, M. Noma.   Cloning and sequencing of agaA, a unique agarase 0107 gene from a marine bacterium, Vibrio sp. strain JT0107.  Applied and Environmental Microbiology 59(11), p.3750-3756, 1993.　

　

34. Y. Sugano, I. Terada, M. Arita, M. Noma, T. Matsumoto.  Purification and characterization of a new agarase from a marine bacterium, Vibrio sp. strain JT0107.  Applied and Environmental Microbiology 59(5), p.1549-1554, 1993.　

　

35. H. Ohta, Y. Kimura, Y. Sugano, T. Sugai,.  Enzymatic kinetic resolution of cyanohydrin acetates and its application to the synthesis of (s)-(-)-frontalin.  Tetrahedron 45(17), p.5469-5476, 1989.　

 

36. H. Ohta, Y. Kimura, Y. Sugano.  Kinetic resolution of ketone cyanohydrin acetates with a microbial enzyme.  Tetrahedron Lett. 29(52), p.6957-6960, 1988.　

　

B.総説

1. Y. Sugano.  DyP-type peroxidases comprise a novel heme peroxidase family.  Cellular and Molecular Life Sciences  66(8), p.1387-1403, 2009.　

 

2. M. Shoda, Y. Sugano.  Recent advances in bacterial cellulose production.  Biotechnology and Bioprocess Engineering 10, p.1-8, 2005.

　

C.参考論文

1. 菅野靖史 バクテリアセルロース高生産の鍵となる均一培養状態の実現  Cellulose Communications 15(4), p.168-172, 2008.

 

2. 正田誠、菅野靖史　酵素DyPは新しいペルオキシダーゼか　化学 61(9), p.66-67, 2006.

 

D.その他

（特許）

1.　菅野靖史、松本隆志、寺田一郎、野間正名、有田正俊、中静素子

アガラーゼ活性を有する新規酵素、その製造方法および前記酵素を産生する新規微生物

特許登録2070833

 

2.　正田　誠、菅野靖史、杉浦　純

パルプ排水の処理方法 

特許公開2002-18483

 

3.　正田　誠、菅野靖史、窪田英俊

脱色活性を有する新規酵素及びこれを用いた染料の脱色方法

特許公開2000-245468

 

4.　正田　誠、菅野靖史、幸田　徹、吉永文弘

酸素富化条件下でのバクテリアセルロースの製造方法

特許公開平11-92502

 

5.　菅野靖史、寺田一郎、山崎嘉也、児玉　久、野間正名

オリゴ糖及び単糖の製造方法

特許公開平7-322886

 

6.　菅野靖史、寺田一郎、山崎嘉也、児玉　久、野間正名

新規なα−アガラーゼ及びその製造方法

特許公開平7-322878

 

7.  永江秀樹、山口文秀、菅野靖史

オリゴ糖の製造方法

特許公開平7-163385

 

8.　 菅野靖史、松本隆志、野間正名

アガラーゼ活性を有する蛋白質をコードする遺伝子

特許公開平6-284888

 

9.　稲垣浩二、菅野靖史、中静素子、水崎茂暢

新規プロテアーゼ及びそれを生産するバチルスバディウスJT0127菌株

特許公開平6-261751

 

国際特許

1．正田　誠、菅野靖史、窪田英俊

脱色活性を有する新規酵素及びこれを用いた染料の脱色方法

国際公開WO00/50582

 

2.     Yasushi Sugano, Ichiro Terada, Hisashi Kodama

Alpha-agarase and production process of oligosaccharides and monosaccharides.

US PAT. 5,834,257 

 

（研究報告）

1.    菅野靖史、平井光代、正田　誠

新しい海洋性細菌を利用した高濃度アンモニア除去システムの開発

平成12年度ソルトサイエンス研究財団助成研究報告集（I）p.289-296.

 

2.    菅野靖史、平井光代、正田　誠

新しい海洋性細菌を利用した高濃度アンモニア除去システムの開発

平成11年度ソルトサイエンス研究財団助成研究報告集（I）p.199-206.

 

3.    菅野靖史、平井光代、正田　誠

高濃度アンモニアを除去できる海洋性細菌を利用した新しい微生物脱臭法の開発

平成10年度ソルトサイエンス研究財団助成研究報告集（I）p.333-342.