松下一信 - 山口大学

様式１
３−１
研究特任教員研究活動報告書
所
属・職
氏
名
電
話番号
Ｅ−ｍａｉｌ
研究活動期間
農学部・教授
松
下
一
信
０８３−９３３−５８５８
[email protected]
平成１８年４月１日 ∼ 平成１９年３月３１日
1．研究の展開（研究成果のまとめ）
【研究特任教員は、１)世界水準及び国内有数の優れた研究業績を挙げること，２)本学に特徴的な研究推進の実績を
あげること，３)本学の研究水準を組織的に向上させる上で中心的な役割を果たすこと，のいずれかの項目において、
本学における研究水準の向上に貢献することが期待されることに鑑み、それらの点を考慮しながら、研究特任教員候
補者調書の「研究特任教員として臨む研究テーマとその概要及び期待される成果」に記された内容に沿って、研究活
動期間内における活動内容を記述願います。
】
１）キノプロテインの構造機能解析とその利用
1980 年に世界に先駆けて発見し、その後の研究でも世界の中心として研究を推進してきた「PQQ と
キノプロテイン」の構造・機能解析研究を引き続きすすめるとともに、これらのキノプロテインのバ
イオセンサや有用物質変換系への利用に向けた開発型研究もすすめている。
この間、水溶性キノヘモプロテイン・アルコール脱水素酵素 ADH IIB および ADH IIG の構造決定に
続いて、膜結合型の酢酸菌 ADH の X 線構造解析をすすめるとともに、その機能解析もすすめた（Ref.
1-1, 1-2, 2-1）。また、酢酸菌 ADH のバイオセンサ・燃料電池に向けた開発研究をデンソーと共同です
すめ、酢酸菌 ADH サブユニット I/III 複合体の燃料電池への利用に関する特許申請を行った（Ref. 2-2,
4-4）。（関連プロジェクトは、３．プロジェクト活動に記載の ④ および ⑤）
２）エネルギー代謝工学とその発酵生産能向上への利用
生体エネルギー制御を中心に、微生物発酵を司る代謝機能全般を制御する、新規な「エネルギー」
代謝工学の確立をめざしている。加えて、その概念・手法を用いて、微生物発酵能の飛躍的拡大をめ
ざした「基礎」
「開発」融合型の研究をすすめている。
この間、大腸菌やコリネ細菌における細胞内エネルギーレベルの制御の発酵生産に及ぼす影響の解
析（Ref. 1-4, 3-3）を進めるとともに、酢酸菌・酸化発酵を支配する呼吸鎖末端オキシダーゼの機能解
、
析（Ref. 3-2）、酢酸菌・ソルボース発酵および 5 ケトグルコン酸発酵と呼吸鎖機能との関連（Ref. 3-4）
シキミ酸発酵における細胞膜酵素と細胞内酵素の役割（Ref. 1-6, 1-7）などの基礎研究をすすめた。加
えて、開発研究にも力を入れ、効率的シキミ酸製造法・2 ケトグルコン酸還元酵素生産法・5 ケトグ
ルコン酸高生産法の特許を提出した（Ref. 4-2, 4-3, 4-5）。（関連プロジェクトは、３．プロジェクト活
動に記載の ②,④,⑥ および ⑦）
３）耐熱性微生物の開発研究
日本学術振興会「拠点大学事業」として、1998 年から日・タイ両国 200 名を越す研究者で相互交流
を進め、その「耐熱性微生物」共同研究のコーディネーターとして活動を続けている。18 年度は、日
本側研究者 63 名（延べ滞在日数 406 日）がタイに出向き、セミナー参加、研究討論及び研究指導を
行う一方で、タイ側研究者 39 名（延べ滞在日数 1081 日）が日本の大学において共同研究に従事した。
また、この間に、The 5th JSPS-NRCT Joint Seminar on Development of Thermotolerant Microbial Resources
and Their Applications, Pattaya, Thailand, November 7-10 (2006)を主催し、日本側 74 名、タイ側 92 名の
参加で、27 件の口頭発表と 82 件のポスター発表を行い、活発な発表と討議を行った。
また、上記の共同研究を進める中で、耐熱性酢酸菌を有効利用する開発研究もすすめた。特に菌膜
多糖合成系の解析（Ref. 1-5, 3-1）をすすめるとともに、酢酸菌多糖の有効利用に関する特許（Ref. 4-1）
も提出した。加えて、これら耐熱性発酵微生物（酢酸菌・酵母）の耐熱性機構を探る目的で、新たに
生研センタープロジェクト「耐熱性発酵微生物の「耐熱性」分子機構の解明と発酵産業への利用」を
開始した。
（関連プロジェクトは、３．プロジェクト活動に記載の ①,②,③ および ⑧）
４）山口大学における微生物機能開発の拠点形成
山口大学の発酵・病原.・環境各微生物学分野の研究者集団を統合し、「微生物の機能解析および機
能開発」研究推進体の代表として活動している。16, 17 年度に続き、第 3 回目の微生物推進体研究集
会を 10 月 18 日に細菌学会支部大会と共催で行い（推進体参加者 120 名）、講演 5 題（うち 3 題推進体）、
ポスター発表 57 題（うち 48 題推進体）を行った。この推進体をベースに「酢酸菌ゲノム・プロジェク
ト」「酵母によるトランスキングダム遺伝子相補性解析」
「PCR-DGGE を用いる環境微生物解析」「リケ
「耐熱性発酵微生物」等の共同研究を推進している。
ッチア目細菌の増殖機構解析」
３−２
２．研究業績
【研究論文、著書・総説、主要な国際会議・全国大会での発表、特許等について記入して下さい。
】
１）研究論文
1-1. J. Trcek, H. Toyama, J. Czuba, A. Misiewicz, K. Matsushita: Correlation between acetic acid resistance and
characteristics of PQQ-dependent ADH in acetic acid bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol. 70 (3):366-373
(2006)
1-2. E. Shinagawa, H. Toyama, K. Matsushita, P. Tuitemwong, G Theeragool, O. Adachi: A novel type of
formaldehyde-oxidizing enzyme from the membrane of Acetobacter sp. SKU 14. Biosci. Biotechnol.
Biochem. 70, 850-857 (2006)
1-3. O. Adachi, Y. Akakabe, H. Toyama, K. Matsushita: Growth promoting substance in yeast extract for
methylotrophic growth of Candida boidinii. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70 (8), 2007-2009 (2006)
1-4. S. Noda, Y. Takezawa, T. Mizutani, T. Asakura, E. Nishiumi, K. Onoe, M. Wada, F. Tomita, K. Matsushita
A. Yokota: Alterations of cellular physiology in Escherichia coli in response to oxidative phosphorylation
impaired by defective F1-ATPase. J. Bacteriol., 187, (19) 6869-6876 (2006)
1-5. A. Deeraksa, S. Moonmangmee, H. Toyama, O. Adachi, K. Matsushita: Conversion of capsular
polysaccharide, involved in pellicle formation, to extracellular polysaccharide by galE deletion in Acetobacter
tropicalis. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 2536-2539 (2006)
1-6. O. Adachi, Y. Ano, H. Toyama, K. Matsushita: High shikimate production from quinate with two enzymatic
systems of acetic acid bacteria. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 2579-2582 (2006)
1-7. O. Adachi, Y. Ano, H. Toyama, K. Matsushita: Purification and characterization of NADP-dependent
shikimate dehydrogenase from Gluconobacter oxydans IFO3244 and its application to enzymatic shikimate
production. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 2786-2789 (2006)
1-8. O. Adachi, Y. Ano, H. Toyama, and K. Matsushita: Enzymatic Preparation of metabolic intermediates,
3-dehydroquinate and 3-dehydroshikimate, in the shikimate pathway. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70,
3081-3083 (2006)
1-9. H. Toyama, E. Nishibayashi, M. Saeki, O. Adachi, K. Matsushita: Factors required for the catalytic reaction
of PqqC/D which produces pyrroloquinoline quinone. Biochem. Biophys. Res. Com. 354, 290-295 (2007)
２）著書・総説
2-1. J. Trcek, H. Toyama, J. Czuba, A. Misiewicz, and K. Matsushita: Towards understanding the acetic acid
resistance in Gluconacetobacter europaeus. In: Modern Multidisciplinary Applied Microbiology, A.
Mendez-Vilas (ed), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim, pp.674-678 (2006)
2-2. 外山博英, 松下一信：バイオ電気化学の実際（池田篤治監修），第５章酵素工学の実際“1. キノ
（ヘモ）プロテイン酸化還元酵素”
，p. 62-74，シーエムシー出版，東京，2007 年 3 月
３）主要な国際会議・全国大会での発表
3-1. A. Deeraksa, S. Moonmangmee, H. Toyama, O. Adachi, K. Matsushita: Generation of different kinds of
polysaccharide from Acetobacter tropicalis SKU1100 by gentic approach; The 5th JSPS-NRCT Joint Seminar
on Development of Thermotolerant Microbial Resources and Their Applications, Pattaya, Thailand,
November 7-10 (2006)
3-2. K. Matsushita, M. Koike, Y. Takigawa, K. Fukushima, H. Toyama: Cloning and expression of heme A
synthase gene from Acetobacter species. 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular
Biology and 11th FAOBMB Congress June 18-23, Kyoto, Japan
3-3. 松田憲和, 福澤耕太郎, 外山博英, 足立収生, 松下一信：Corynebacterium glutamicum の乳酸酸化
呼吸鎖と NADH 再酸化反応；日本農芸化学会 2007 年度大会（2007 年 3 月：東農大）
3-4. 阿野嘉孝, 品川恵美子, 足立収生, 外山博英, 松下一信：呼吸鎖改変による酢酸菌 5-ケト-D-グル
コン酸生産の向上；日本農芸化学会 2007 年度大会（2007 年 3 月：東農大）
４）特許
4-1. 特願 2006-117944：酢酸菌の菌体外水溶性多糖を含む免疫調節組成物；発明者：松下一信、外山
博英、アーパポーン・デラクサ、ソンポーン・ムーマンミー、足立収生、川中聡、八尾理文、木村隆；
出願人：ユニチカ／山口大学（平成 18 年 4 月 21 日）
4-2. 特願 2006-129444：シキミ酸の製造方法；発明者：松下一信、外山博英、足立収生；出願人：山
口大学（出願 2006 年 5 月 8 日）
4-3. 特願 2007-52716：２ケトグルコン酸レダクターゼの生産方法；発明者：外山博英、松下一信、
足立収生；出願人：山口大学（出願 2007 年 3 月 2 日）
4-4. 特願 2007-81714：酵素機能電極、バイオセンサ，及び燃料電池；発明者：福田裕章、小松さと子、
松下一信、外山博英；出願人・デンソー/山口大学（出願 2007 年 3 月 27 日）
4-5. 特願 2007-86592：５ケトグルコン酸の高度生産方法；発明者：松下一信、阿野嘉孝、外山博英、
足立収生、品川恵美子；出願人：山口大学／国立高等専門学校機構（出願 2007 年 3 月 29 日）
３−３
3．プロジェクト活動(外部資金獲得)
【共同研究、推進体での活動、科研費プロジェクト、その他の大型プロジェクト等について記入してください。
】
】
① 学術振興会・拠点大学事業：松下一信（代表コーディネーター）；「微生物の生物化学的研究」（平
成 10 19 年度：平成 18 年度 2,508 万円/委託手数料 250 万円）
拠点大学事業のコーディネーターとして「耐熱性微生物資源の開発と利用」に関する日本タイの共
同研究を、日・タイ両国 200 名の研究者の人的交流や合同セミナーの開催を通してすすめている。
② NITE 受託研究：白井睦訓（代表）；酢酸菌のゲノム解析（平成 18 年 2 月：配列解読業務の依託）
医学部の白井・東と共同で、食酢醸造に用いられる酢酸菌 Acetobacter sp. IFO3283 とバイオセルロー
ス生成能を有する Gluconacetobacter xylinus IFO3288 の全ゲノム解析を NITE の受託研究としてすすめて
いる。これは、微生物推進体内の共同研究でもある。
③ 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構生物系特定産業技術研究支援センター2006 年度「新
技術・新分野創出のための基礎研究推進事業」
（一般型）: 松下一信（代表）
；耐熱性発酵微生物の「耐
熱性」分子機構の解明と発酵産業への利用（2006 年 2010 年：2006 年度 6,910 万円）
微生物推進体内の共同研究の一環として、農学部・山田、外山、工学部・赤田、星田、医学部・白
井、東とチームを組んで、耐熱性酢酸菌および耐熱性酵母の「耐熱性」分子機構の解析と高温エタノ
ール発酵酵母や高温酸化発酵（酢酸発酵を含め）酢酸菌の開発をすすめている。
④ 科研費・基盤研究 B：松下一信（代表）；酢酸菌にみられる特異な「酢酸耐性」機構の分子基盤解
析（平成 18 20 年：18 年度 780 万円）
酢酸菌に特有な酢酸耐性能を支配する機構（エネルギー生成系呼吸鎖、酢酸排出膜輸送系、酢酸防
御バイオフィルム構造など）の分子レベルでの解析をすすめている。
⑤ 文部科学省タンパク 3000 プロジェクト:「タンパク質の個別的解析プログラム（発生・分化と DNA
の複製・修復）
」：田之倉優（代表）
；酢酸菌キノヘモプロテイン・アルコール脱水素酵素の構造変換と
機能変換の解析：松下一信（分担）
（18 年度：400 万円）
膜結合型電子伝達酵素であり、複雑なサブユニット構造と 5 6 種から成る補欠分子族を有する、酢
酸菌 ADH の機能解析と X 線構造解析を広津ら（大阪市大）との共同ですすめている。培養条件で構造
を変え、電子伝達方向を制御する特異な酵素構造をほぼ明らかにするところまで来ている。
⑥ YU-VBL 研究支援：松下一信（代表）；有用医薬素材である 5-ケトグルコン酸およびシキミ酸高生
産株の開発（18 年度：ポスドク支援）
抗ウイルス剤の前駆体となるシキミ酸の酢酸菌及び酢酸菌酵素を用いる生産系を確立するととも
に、洗剤及び食品の添加剤として有用な 5-ケトグルコン酸の酢酸菌を用いる高生産発酵系の開発研究
をすすめた。
⑦ DSM Nutritional Products AG 共同研究：松下一信；Improvement of Oxidative Fermentations Using
Gluconobacter Bacteria（18 年度：562 万円）
酢酸菌 Gluconobacter 属菌の一部が有するビタミン C 生成能に関与する酵素系の局在部位および機能
解析を行った。
⑧ 発酵研究所研究助成：松下一信；新規な微生物資源としての耐熱性酢酸菌の分離・分類・保存およ
び機能解析（平成 16~18 年度：各 300 万円）
タイで分離された耐熱性酢酸菌の分類を進めるとともに、それらを利用した酢酸発酵能・ソルボー
ス発酵能・多糖生産能などに優れた菌株の選択とその機能解析をすすめた。
４．社会貢献活動
【民間向け講演会、技術指導、官公庁での指導、学会活動等について記入して下さい。
】
１．学会活動：
日本農芸化学会の中四国支部幹事および全国評議員（平成 17 年 18 年）として活動した。
２．産学連携に関する活動：
本学応用分子生命科学専攻第１回産学公連携セミナー「バイオセンサとバイオ燃料電池」（2006 年 7
月 25 日：本学大学会館）を主催し、企業研究者を交えて、講演・討論を行った。また、
（財）ちゅう
ごく産学創造センター主催の機能性食品交流会「安心・安全な健康食品の開発と機能性評価」
（2006 年
11 月 1 日：広島）において、
「酢酸菌由来の多糖の利用」の講演を行い、中国地域の企業者と意見交換
を行った。さらに、本学主催の研究推進セミナー（2006 年 12 月 7 日：キャンパス・イノベーションセ
ンター）において、
「酢酸菌の発酵生理学とバイオテクノロジー」の講演を行い、参加の企業研究者と
意見交換を行った。

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