海洋生物の酵素がひらく世界
大学院水産科学研究院・大学院水産科学院 准教授
井上
い の う え
晶
あきら
（水産学部増殖生命科学科）
専門分野 ： 海洋分子生物学
研究のキーワード ： タンパク質, 酵素, バイオテクノロジー, 褐藻類 HP アドレス ： http://mmb.fish.hokudai.ac.jp/
何を目指しているのですか?
酵素は私たちの暮らしの中のさまざまな場面で広く活用されています。例えば、セル ラーゼやリパーゼは洗剤に加えることで衣類の汚れを落とす力を向上し、味噌や醤油など に代表される発酵食品も微生物の酵素の作用によるものです。酵素の本体は一部の例外を 除いて、アミノ酸が連なったタンパク質です。そのため、自然を汚染しない生分解性の特 徴をもち、温和な条件で効率的に化学反応を触媒することができます。
私たちの研究室では、図１で示した海洋生物由来の新規な酵素の探索とその有効利用を 目指しています。海洋の環境は陸上とは大きく異なることから、海洋生物が作り出す酵素 には地上の生物には見られな
いユニークな特徴が見られま す。近年、ゲノム解析技術の 進歩により、目的の酵素のア ミノ酸配列は比較的容易に知 ることができますが、配列か ら酵素の性状を詳しく知るこ とは難しく、実際に酵素タン パク質を使ってその性質を細 かく検討することにより真の 機能・性質を明らかにするこ
とができます。また、希少な生物や培養が困難な生物の酵素を調べる場合には、それらの 生物から目的の酵素の遺伝子を取り出して、バイオテクノロジー技術により、本来の生物 を使用せずに目的の酵素を作り機能を調べています。
特にターゲットとしている酵素は、多糖類分解酵素と呼ばれるグループのものです。こ れには上で述べたセルロースを分解するセルラーゼも含まれますし、コンブやワカメなど 褐藻類のネバネバの成分であるアルギン酸やフコイダンを分解する酵素も含まれます。ア ルギン酸は褐藻類と一部の細菌でしか生産されない多糖類ですが、人体に無害であり汎用 性も高いことから食品、化粧品、医薬品、パルプ工業などに幅広く使用されている有用物 質です。一方で、そのネバネバな性質が邪魔になる場面も多く、それを分解する酵素をア ワビ、アメフラシ、海洋細菌などから精製した後、その性質を詳細に調べ理解した上で、 応用・利用方法を模索しています。
出身高校：北海道苫小牧東高校 最終学歴：北海道大学大学院水産学研究科
生体工学／水／ミクロの世界
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今後、どのような成果が期待できますか？
アワビ由来のアルギン酸分解酵素の応用例を２つ紹介します。アワビはご存知のように 高価な食材としても知られています。そこで酵素を取り出すためだけにアワビを消費する のは極めて効率が悪いため、遺伝子を使って目的の酵素だけを昆虫の細胞に作らせるよう にしました。この酵素を使っ
て、マコンブの細胞を単細胞
（プロトプラスト）化する方 法を検討したところ、従来の 方法よりも効率良くプロトプ ラストが得られました（図２）。 コンブ類では、クローン化技 術が未だに確立されていませ
んが、この方法で得た細胞を使用し、培養・分化方法を検討することで有用品種のクロー ン化による大量生産や種の保存に貢献できます。
さらに、この酵素はコンブの種判別にも応用されています。コンブ類は乾燥、細断、加 熱などのさまざまな加工が施されたものが店頭に多く並んでいます。加工前のそのままの 状態では目視でコンブの種類
の判別は比較的容易ですが、 加工後のものは非常に困難で す。これを克服するためには、 DNAを利用した判別技術が 有効ですがネバネバの成分が DNAの抽出を妨げます。そ こで、アルギン酸分解酵素を 使ってネバネバ成分を分解・ 除去すると高品質なDNAが 得られ、PCR法による遺伝子 の増幅も可能となりました。 その結果、図３で示すように
マコンブとガゴメの違いなどが容易に判別できるようになりました。
次に何を目指しますか？
2011年３月を境に日本はおそらく戦後最も困難な時期になりました。エネルギー問題も 今まで以上にその解決策が求められています。現在、私たちの研究室では他大学の研究者 とも協力して、これまでに培った海洋生物由来の酵素の知見をもとに、海藻の中で最も豊 富なバイオマス資源である褐藻類の糖質をバイオエタノールに変換する技術の構築に取り 組み始めています。一朝一夕で出来るものではありませんが、私たちの研究が微力ながら も貢献できることを期待して研究を進めています。
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