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【特集】 新規有用酵素を探索せよ
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特集にあたって
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木野邦器(早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 応用化学科 教授)
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代謝的視点からの機能探索に基づく産業プロセス用酵素開発
Industrial Enzyme Development based on Screening and Functional Analysis of Metabolisms
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小川 順(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 教授)
櫻谷英治(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 助教)
岸野重信(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 特定助教)
日比 慎(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 特定助教)
堀之内伸行(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 研究員)
横関健三(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 客員教授)
清水 昌(京都学園大学 バイオ環境学部 教授)
微生物代謝の詳細な解析から見いだされた産業プロセス用酵素の開発を,アミノ酸代謝,脂質代謝,核酸代謝の例を挙げて紹介する。見いだされた酵素はいずれも新規性が高く,ゲノム情報を活用する高機能酵素の探索や,進化工学的手法による人為的機能改変の起点となる情報を提供しうる。
【目次】
1. はじめに
2. 脂肪族アミノ酸の代謝解析と関連酵素の機能開発
2.1 天然型HIL生産プロセスの構築
2.2 新規脂肪族アミノ酸ジオキシゲナーゼの探索
2.3 各HIL 立体異性体の個別生産法の開発
2.4 アルドラーゼ-トランスアミナーゼ共役反応による水酸化アミノ酸生産
3. 脂肪酸代謝解析と関連酵素の機能開発
3.1 嫌気性細菌の脂肪酸代謝解析と共役脂肪酸生産への応用
3.2 脂肪酸共役化に関与する乳酸菌酵素系の解明
3.3 糸状菌の高度不飽和脂肪酸生合成系の解析と関連酵素の機能開発
4. おわりに
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有用酵素の探索,ライブラリー化と利用―β-フェニルセリン代謝酵素を中心に―
Screening of Useful Enzymes, the Construction of Enzyme Library, and their Application―Focused on Enzymes Metabolizing β-Phenylserine―
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山本浩明(ダイセル化学工業(株) 研究統括部 グリーンプロダクト開発センター 主席研究員)
村松久司(高知大学 教育研究部 総合科学系生命環境医学部門 准教授)
永田信治(高知大学 教育研究部 総合科学系生命環境医学部門 教授)
酵素を利用した物質生産プロセスは,サスティナブルプロセスとしてさらなる産業利用が期待されている。バイオプロセス構築のキーは,工業利用可能な酵素を如何に取得するかにある。本稿では,有用酵素の効率的な探索・利用を目的としたインテリジェント・スクリーニングシステムおよびβ-フェニルセリン代謝酵素の探索・利用について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. インテリジェント・スクリーニングシステム
3. β-フェニルセリン代謝酵素
3.1 フェニルセリンアルドラーゼ
3.2 フェニルセリン脱炭酸酵素
3.3 フェニルセリンデアミナーゼ
3.4 フェニルセリン脱水素酵素
4. おわりに
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超好熱菌の発見と有用酵素(PCR用酵素)の開発
Isolation of Hyperthermophile and Development of PCR Enzyme
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今中忠行(立命館大学 生命科学部 生物工学科 教授)
【目次】
1. 好熱菌の発見
2. ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法の開発
3. DNAポリメラーゼの種類
4. KOD1株の耐熱性DNAポリメラーゼとその特性
5. DNAポリメラーゼの立体構造
6. ホットスタートPCR
7.KOD FXの凄さ
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メタゲノムからの有用酵素の探索
Metagenomic Screening for Novel Enzymes
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宮崎健太郎((独)産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 研究グループ長)
近年の分子生態学的解析等により,自然環境中に存在する微生物の99%は,分離・培養されたことのない未知微生物であることが明らかとなってきた。そのためこれまでの分離培養を介した酵素の探索方法は,微生物の多様性を十分に生かしきれていなかったものと推察される。本稿では,未利用微生物の探索手法として近年注目されている分離培養非依存の手法,メタゲノミクスについて概説する。
【目次】
1. はじめに
2. メタゲノミクスの方法論
2.1 環境ゲノムの調製
2.2 スクリーニング方法
2.2.1 活性スクリーニング
2.2.2 配列スクリーニング
2.2.3 レポーターアッセイ
3. おわりに
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ゲノム情報を利用した有用酵素の探索
Genome Mining Approach for the Discovery of Novel Biocatalysts
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古屋俊樹(早稲田大学 理工学術院 応用化学科 助教)
木野邦器(早稲田大学 理工学術院 応用化学科 教授)
ますます加速する勢いで解読されているゲノム配列を酵素遺伝子資源としていかに活用するかは,今後のバイオ産業の発展に向けて重要である。筆者らは,ペプチド合成酵素と酸化酵素の探索にゲノム情報を積極的に活用し,多くの有用酵素の発見に成功している。本稿ではその探索手法を,見出した酵素の特徴とともに紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゲノム情報および配列相同性に基づいたジペプチド合成酵素の探索
3. ペプチド性抗生物質生産菌および配列相同性に着目したオリゴペプチド合成酵素の探索
4. FT-ICR/MSを利用したテルペノイド酸化酵素の探索
5. 呈色試薬を利用した芳香族酸化酵素の探索
6. おわりに
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BIO BUSINESS
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微細藻類由来エネルギーの市場
Market of Energy using Fine Algae
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【目次】
1. 微細藻類を利用したバイオ燃料製造の概要
1.1 微細藻類由来バイオ燃料の特徴
1.2 実用化へ向けた課題
2. 技術開発の課題と概況
2.1 培養工程
2.2 炭化水素抽出工程
2.3 抽出残渣の活用
2.4 実用化へ向けたシステム開発
3.研究開発の動向
4.実用化へ向けた見通し
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BIO PRODUCTS
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γ-ポリグルタミン酸
γ-Polyglutamic Acid
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 物性
4. 生産動向
5. 需要動向
6. 価格
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エイコサペンタエン酸
Eicosapentaenoic acid;EPA
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 生産動向
4. 需要動向
(1)食品
(2)医薬品
5.価格
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特集にあたって
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木野邦器(早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 応用化学科 教授)
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代謝的視点からの機能探索に基づく産業プロセス用酵素開発
Industrial Enzyme Development based on Screening and Functional Analysis of Metabolisms
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小川 順(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 教授)
櫻谷英治(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 助教)
岸野重信(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 特定助教)
日比 慎(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 特定助教)
堀之内伸行(京都大学 農学研究科 応用生命科学専攻 研究員)
横関健三(京都大学 農学研究科 産業微生物学講座 客員教授)
清水 昌(京都学園大学 バイオ環境学部 教授)
微生物代謝の詳細な解析から見いだされた産業プロセス用酵素の開発を,アミノ酸代謝,脂質代謝,核酸代謝の例を挙げて紹介する。見いだされた酵素はいずれも新規性が高く,ゲノム情報を活用する高機能酵素の探索や,進化工学的手法による人為的機能改変の起点となる情報を提供しうる。
【目次】
1. はじめに
2. 脂肪族アミノ酸の代謝解析と関連酵素の機能開発
2.1 天然型HIL生産プロセスの構築
2.2 新規脂肪族アミノ酸ジオキシゲナーゼの探索
2.3 各HIL 立体異性体の個別生産法の開発
2.4 アルドラーゼ-トランスアミナーゼ共役反応による水酸化アミノ酸生産
3. 脂肪酸代謝解析と関連酵素の機能開発
3.1 嫌気性細菌の脂肪酸代謝解析と共役脂肪酸生産への応用
3.2 脂肪酸共役化に関与する乳酸菌酵素系の解明
3.3 糸状菌の高度不飽和脂肪酸生合成系の解析と関連酵素の機能開発
4. おわりに
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有用酵素の探索,ライブラリー化と利用―β-フェニルセリン代謝酵素を中心に―
Screening of Useful Enzymes, the Construction of Enzyme Library, and their Application―Focused on Enzymes Metabolizing β-Phenylserine―
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山本浩明(ダイセル化学工業(株) 研究統括部 グリーンプロダクト開発センター 主席研究員)
村松久司(高知大学 教育研究部 総合科学系生命環境医学部門 准教授)
永田信治(高知大学 教育研究部 総合科学系生命環境医学部門 教授)
酵素を利用した物質生産プロセスは,サスティナブルプロセスとしてさらなる産業利用が期待されている。バイオプロセス構築のキーは,工業利用可能な酵素を如何に取得するかにある。本稿では,有用酵素の効率的な探索・利用を目的としたインテリジェント・スクリーニングシステムおよびβ-フェニルセリン代謝酵素の探索・利用について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. インテリジェント・スクリーニングシステム
3. β-フェニルセリン代謝酵素
3.1 フェニルセリンアルドラーゼ
3.2 フェニルセリン脱炭酸酵素
3.3 フェニルセリンデアミナーゼ
3.4 フェニルセリン脱水素酵素
4. おわりに
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超好熱菌の発見と有用酵素(PCR用酵素)の開発
Isolation of Hyperthermophile and Development of PCR Enzyme
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今中忠行(立命館大学 生命科学部 生物工学科 教授)
【目次】
1. 好熱菌の発見
2. ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法の開発
3. DNAポリメラーゼの種類
4. KOD1株の耐熱性DNAポリメラーゼとその特性
5. DNAポリメラーゼの立体構造
6. ホットスタートPCR
7.KOD FXの凄さ
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メタゲノムからの有用酵素の探索
Metagenomic Screening for Novel Enzymes
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宮崎健太郎((独)産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 研究グループ長)
近年の分子生態学的解析等により,自然環境中に存在する微生物の99%は,分離・培養されたことのない未知微生物であることが明らかとなってきた。そのためこれまでの分離培養を介した酵素の探索方法は,微生物の多様性を十分に生かしきれていなかったものと推察される。本稿では,未利用微生物の探索手法として近年注目されている分離培養非依存の手法,メタゲノミクスについて概説する。
【目次】
1. はじめに
2. メタゲノミクスの方法論
2.1 環境ゲノムの調製
2.2 スクリーニング方法
2.2.1 活性スクリーニング
2.2.2 配列スクリーニング
2.2.3 レポーターアッセイ
3. おわりに
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ゲノム情報を利用した有用酵素の探索
Genome Mining Approach for the Discovery of Novel Biocatalysts
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古屋俊樹(早稲田大学 理工学術院 応用化学科 助教)
木野邦器(早稲田大学 理工学術院 応用化学科 教授)
ますます加速する勢いで解読されているゲノム配列を酵素遺伝子資源としていかに活用するかは,今後のバイオ産業の発展に向けて重要である。筆者らは,ペプチド合成酵素と酸化酵素の探索にゲノム情報を積極的に活用し,多くの有用酵素の発見に成功している。本稿ではその探索手法を,見出した酵素の特徴とともに紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゲノム情報および配列相同性に基づいたジペプチド合成酵素の探索
3. ペプチド性抗生物質生産菌および配列相同性に着目したオリゴペプチド合成酵素の探索
4. FT-ICR/MSを利用したテルペノイド酸化酵素の探索
5. 呈色試薬を利用した芳香族酸化酵素の探索
6. おわりに
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BIO BUSINESS
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微細藻類由来エネルギーの市場
Market of Energy using Fine Algae
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【目次】
1. 微細藻類を利用したバイオ燃料製造の概要
1.1 微細藻類由来バイオ燃料の特徴
1.2 実用化へ向けた課題
2. 技術開発の課題と概況
2.1 培養工程
2.2 炭化水素抽出工程
2.3 抽出残渣の活用
2.4 実用化へ向けたシステム開発
3.研究開発の動向
4.実用化へ向けた見通し
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BIO PRODUCTS
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γ-ポリグルタミン酸
γ-Polyglutamic Acid
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 物性
4. 生産動向
5. 需要動向
6. 価格
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エイコサペンタエン酸
Eicosapentaenoic acid;EPA
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 生産動向
4. 需要動向
(1)食品
(2)医薬品
5.価格
