2012年刊「バイオマス分解酵素研究の最前線」の普及版!バイオマス分解酵素を網羅的・体系的にまとめた貴重な一冊!バイオマス利用の低コスト化・省エネルギー化のカギとなる酵素改変・利用技術が満載!
（監修：近藤昭彦・天野良彦・田丸浩）

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＜＜著者一覧＞＞
※執筆者の所属表記は、2012年当時のものを使用しております。br> 神田鷹久　　信州大学
天野良彦　　信州大学
蓮沼誠久　　神戸大学
近藤昭彦　　神戸大学
森川康　　長岡技術科学大学
小笠原渉　　長岡技術科学大学
志田洋介　　長岡技術科学大学
川口剛司　　大阪府立大学
荒井基夫　　大阪府立大学
藤井達也　　(独)産業技術総合研究所
澤山茂樹　　京都大学
野功一　　信州大学
小杉昭彦　　(独)国際農林水産業研究センター
森隆　　(独)国際農林水産業研究センター
三宅英雄　　三重大学
田丸浩　　三重大学
石川一彦　　(独)産業技術総合研究所
金子哲　　(独)農業・食品産業技術総合研究機構
林清　　(独)農業・食品産業技術総合研究機構
小西照子　　琉球大学
竹田匠　　岩手生物工学研究センター
渡辺裕文　　(独)農業生物資源研究所
高橋潤一　　帯広畜産大学
谷村彩　　京都大学
劉文　　京都大学
山田京平　　京都大学
豊原治彦　　京都大学
井上潤一　　(独)理化学研究所;シナプテック(株)
大熊盛也　　(独)理化学研究所
渡辺隆司　　京都大学
小林良則　　(一財)バイオインダストリー協会
苅田修一　　三重大学
高田理江　　京都大学
五十嵐圭日子　　東京大学
伏信進矢　　東京大学
湯井敏文　　宮崎大学
椎葉大偉　　宮崎大学
堀川祥生　　京都大学
杉山淳司　　京都大学
田島健次　　北海道大学
阪本龍司　　大阪府立大学
粟冠和郎　　三重大学
幸田勝典　　(株)豊田中央研究所
今村千絵　　(株)豊田中央研究所
池内暁紀　　(株)豊田中央研究所
伊藤洋一郎　　(株)豊田中央研究所
中西昭仁　　京都大学
Bae Jungu　　京都大学
黒田浩一　　京都大学
植田充美　　京都大学
梅津光央　　東北大学
金渡明　　東北大学
中澤光　　東北大学
村島弘一郎　　Meiji Seika ファルマ(株)
荒勝俊　　花王(中国)研究開発中心有限公司
矢野伸一　　(独)産業技術総合研究所
川出雄二郎　　三重大学
杉浦純　　王子製紙(株)
趙雅蘋　　王子製紙(株)
水野正浩　　信州大学
山田亮祐　　神戸大学
林徳子　　(独)森林総合研究所
朴龍洙　　静岡大学
尾崎克也　　花王(株)
社領正樹　　ノボザイムズジャパン(株)
森茂治　　天野エンザイム(株)
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＜＜目次＞＞
序章　
1　セルラーゼ研究,古くから現在へ
1.1 はじめに
1.2 セルラーゼ研究の推移
1.3　セルラーゼ研究の流れの中で興味ある話題
1.3.1　Swelling factor (SF) などにみる酵素水解
1.3.2　酵素による水解曲線が寝てくる現象
1.3.3　セルロースミクロフィブリルと酵素作用
1.3.4　セルロースの酵素分解に対する研究の方向
1.4　おわりに

2　バイオマス分解酵素研究の新たな展開
2.1　はじめに―加速するバイオリファイナリー研究―
2.2　バイオリファイナリーに資するバイオマス分解酵素研究
2.3　プロセス統合化のためのバイオマス分解微生物の利用
2.4　おわりに

【第1編　多様なセルラーゼ・ヘミセルラーゼ】
第1章　糸状菌・担子菌の酵素
1　Trichoderma reesei
1.1　はじめに
1.2　T. reeseiセルラーゼの種類と機能
1.3　T. reeseiセルラーゼ遺伝子とその発現調節
1.4　バイオマス分解用高機能T. reeseiセルラーゼの創成

2 糸状菌Trichoderma reeseiにおけるセルラーゼ・へミセルラーゼ遺伝子発現機構
2.1　セルロース分解性糸状菌Trichoderma reesei
2.2　T. reeseiにおけるセルラーゼ・ヘミセルラーゼの生産機構
2.3　T. reeseiにおけるセルラーゼ・ヘミセルラーゼ遺伝子の転写調節因子
2.4　T. reeseiにおけるセルラーゼ・キシラナーゼ遺伝子の誘導発現モデル

3　Aspergillus aculeatus のセルラーゼ系
3.1　Aspergillus aculeatus のセルラーゼとその利用
3.2　Aspergillus aculeatusのセルラーゼ遺伝子

4　Acremonium cellulolyticus
4.1　はじめに
4.2　A. cellulolyticus糖化酵素による植物バイオマスの糖化特性
4.3　A. cellulolyticusのゲノム解析および遺伝子操作技術
4.4　おわりに

5　担子菌(Irpex lacteus)のセルラーゼ
5.1　バイオマス分解酵素生産菌としての魅力
5.2　CBHIタイプのセルラーゼ
5.3　CBHIIタイプのセルラーゼ
5.4　エンド型セルラーゼ
5.5　β-グルコシダーゼとセロビオース脱水素酵素

第2章　菌類の酵素　　　
1　好熱嫌気性細菌Clostridium thermocellumが生産するセルロソーム-その特徴と高活性セルロソーム開発
1.1　はじめに
1.2　Clostridium thermocellumのセルロソームの特徴
1.3　高活性Clostridium thermocellum S14株の分離と特性
1.4　セルラーゼ酵素複合体を生産する好熱嫌気性好アルカリ性細菌の分離
1.5　おわりに

2　Clostridium属細菌(中温菌)
2.1　はじめに
2.2　セルロソーム
2.3　セルロソームとノンセルロソームの相乗効果
2.4　セルロソーム生産性中温菌Clostridium属のゲノム解析
2.5　おわりに

3　耐熱性菌―超耐熱性セルラーゼー
3.1　はじめに
3.2　超耐熱性セルラーゼ酵素の発見
3.3　超耐熱性エンド型セルラーゼの産業応用
3.4　超耐熱性セルラーゼの構造機能解析
3.5　今度の展開

4　放線菌
4.1　放線菌のセルロース分解酵素系
4.2　放線菌のヘミセルラーゼ

第3章　植物由来の細胞壁分解酵素
1　はじめに
2　植物細胞壁の構造
3　植物成長に関与する細胞壁分解酵素
4　セルロース生合成に関与する細胞壁分解酵素
5　防御応答に関与している細胞壁分解酵素
6　果実の熟成および軟化に関与する細胞壁分解酵素
7　セルロース系バイオマスの利用において

第4章　昆虫の酵素(ゴキブリ,シロアリ,カミキリムシなど)
1　はじめに
2　GH9エンドグルカナーゼ
2.1　昆虫由来GH9 EGのリコンビナント生産
3　昆虫由来GH5 EG
4　昆虫由来GH45 EG
5　GH48に属する昆虫由来酵素
6　GH28に属する昆虫由来酵素
7　β-グルコシダーゼ　
7.1　昆虫由来GH1 BGL
7.2　昆虫由来GH3 酵素
7.3　昆虫由来 BGLのリコンビナント発現生産と特性
8　昆虫の消化性共生微生物のセルラーゼ
9　今後の昆虫セルラーゼ研究

第5章　動物の酵素　　
1　ルーメンからの酵素
1.1　ルーメンセルロース・ヘミセルロース分解菌
1.2　アンモニアストリッピングとR.flavefaciensによるセルロース・ヘミセルロースの分解モデル

2　水生生物のセルラーゼとヘミセルラーゼ
2.1　緒論　
2.2　外源性と内源性のセルラーゼ
2.2.1水生生物とセルラーゼ保有微生物との共生
2.2.2　内源性セルラーゼを持つ水生生物
2.2.3　セルラーゼの起源
2.3　外源性と内源性のへミセルラーゼ
2.4　まとめ

第6章　環境遺伝子の網羅的解析と植物バイオマス分解酵素
1　はじめに
2　メタゲノム解析の方法
3　メタゲノム解析によって網羅的に取得された配列群
4　メタトランスクリプトーム解析-シロアリ共生微生物の解析例の紹介-
5　課題と展望

【第2編　関連酵素】
第7章　リグニン分解酵素
1　白色腐朽菌によるリグニン分解
2　リグニン分解酵素
2.1　リグニンペルオキシダーゼ
2.2　バーサタイルペルオキシダーゼ(VP)
2.3　マンガンペルオキシダーゼ
2.4　ラッカーゼ
3　リグニン分解に関与する担子菌の多様な酵素

第8章　セルロース膨潤タンパク質
1　植物細胞壁のゆるみを誘導するエクスパンシン
2　エクスパンシンの多様性
3　遺伝子情報を用いたエクスパンシンの探索
4　エクスパンシンによる細胞壁糖鎖の分解促進作用
5　糖化へのエクスパンシン利用

【第3編　セルラーゼの構造・機能】
第9章　セルラーゼ活性測定の標準化
1　はじめに
2　還元糖定量法の標準化
3　タンパク質の定量法
4　酵素活性・糖化能測定法
4.1　FPU活性測定法
4.2　CMCase活性測定法
4.3　β-Glucosidase活性測定法
4.3.1　pNPG法
4.3.2　Cellobiose法
4.4　Avicelase活性測定法
4.5　Xylanase活性測定法
4.6　β-Xylosidase活性測定法
4.7　バイオマス酵素糖化能測定法
5　おわりに

第10章　セルラーゼの立体構造と作用機作　　
1　セルラーゼの立体構造
1.1　GHファミリー5(GH5)
1.2　GHファミリー6(GH6)
1.3　GHファミリー7(GH7)
1.4　GHファミリー8(GH8)
1.5　GHファミリー9(GH9)
1.6　GHファミリー12(GH12)
1.7　GHファミリー44(GH44)
1.8　GHファミリー45(GH45)
1.9　GHファミリー48(GH48)
1.10　GHファミリー61(GH61)
1.11　GHファミリー124(GH124)

2　セルラーゼとリグノセルロースの分子間相互作用
2.1　はじめに
2.2　リグニンによるセルラーゼの阻害
2.3　リグニンへの吸着性を支配する酵素の構造
2.4　セルラーゼのリグノセルロースへの非生産的な吸着を軽減する添加剤
2.5　CBMの基質認識と前処理バイオマス表層糖鎖解析への応用
2.6　おわりに

3　セルラーゼのプロセッシブ性と構造の相関
3.1　はじめに
3.2　セロビオヒドロラーゼはなぜセルロースをセロビオースで切り出すのか?
3.3　セルラーゼの構造がプロセッシビティに与える影響
3.4　エンド型-エキソ型とプロセッシビティの違い
3.5　セルロース基質がエンド型-エキソ型,プロセッシビティに与える影響
3.6　おわりに

4　セルラーゼの反応機構
4.1　標準的な反応機構
4.2　GHファミリーと反応機構の対応
4.3　例外的な反応機構
4.4　基質の歪み

第11章　セロビオヒドロラーゼ糖結合性モジュールのドッキング解析椎葉大偉
1　はじめに
2　セルロース結晶面に対するCBMの結合様式
3　セルロース結晶表面認識に関わるアミノ酸残基
4　おわりに

第12章　セルラーゼによる分解程度を指標とした基質構造の
ハイスループット分析
1　はじめに
2　近赤外分光法と多変量解析
3　前処理残渣による検量モデルの構築
4　前処理濾液による検量モデルの構築
5　展望

第13章　セルロース合成における分解酵素の役割
1　はじめに
2　バクテリアにおけるセルロース合成酵素遺伝子と合成酵素複合体(TC)
3　バクテリア由来エンドグルカナーゼの立体構造
4　セルロース合成における分解酵素の機能
5　おわりに

【第4編　ヘミセルラーゼの構造・機能】
第14章　ヘミセルラーゼの立体構造
1　キシラナーゼの立体構造
2　α-L-アラビノフラノシダーゼの立体構造
3　α-グルクロニダーゼの立体構造

第15章　ヘミセルラーゼの作用機作
1　はじめに
2　キシランの構造
2.1　グルクロノキシラン(O-アセチル-4-O-メチルグルクロノキシラン)
2.2　アラビノグルクロノキシラン(アラビノ-4-O-メチルグルクロノキシラン)
2.3　アラビノキシラン
3　キシラン分解酵素
3.1　エンド-β-1,4-キシラナーゼ(EC 3.2.1.8)
3.2　β-キシロシダーゼ(EC 3.2.1.37)
3.3　α-L-アラビノフラノシダーゼ(EC 3.2.1.55)
3.4　フェルラ酸エステラーゼ(EC 3.1.1.73)
3.5　α-D-グルクロニダーゼ(EC 3.2.1.139)
3.6　アセチルキシランエステラーゼ(EC 3.1.1.72)
4　キシログルカン(XG)の構造
5　XG分解酵素
5.1　XG特異的エンド-β-1,4-グルカナーゼ(キシログルカナーゼ;EC 3.2.1.151)
5.2　オリゴXG還元末端特異的セロビオヒドロラーゼ(EC 3.2.1.150)
5.3　オリゴXG特異的イソプリメベロース生成酵素(EC 3.2.1.120)
5.4　その他
6　マンナンの構造
6.1　直鎖マンナン
6.2　グルコマンナン
6.3　ガラクトマンナン
6.4　ガラクトグルコマンナン
7　マンナン分解酵素
7.1　エンド-β-1,4-マンナナーゼ(EC 3.2.1.78)
7.2　β-マンノシダーゼ(EC 3.2.1.25)
7.3　β-グルコシダーゼ(EC 3.2.1.21)
7.4　α-ガラクトシダーゼ(EC 3.2.1.22)
7.5　アセチル(ガラクト)グルコマンナンエステラーゼ(EC 3.1.1.6)
8　おわりに

【第5編　セルラーゼの高機能化】
第16章　人工セルロソームの構築と酵母での発現
1　はじめに ―人工セルロソーム構築のための分子生物学的基盤
2　人工セルロソームの構築
3　人工セルロソームの酵母への導入
3.1　Aga1-Aga2システムによる酵母表層上での骨格タンパク質の発現
3.2　酵母表層での骨格タンパク質と酵素の複合体形成
4　おわりに

第17章　無細胞合成系を用いたセルラーゼの高機能化
1　はじめに
2　無細胞系の最適化によるセルラーゼの活性型での生産
3　無細胞合成系によるセルラーゼの高機能化
3.1　改良型SIMPLEX法による分解活性の向上
3.2　アラニンスキャニングを利用した活性中心の最適化
3.3　有利変異の相加
4　おわりに

第18章　細胞表層工学を利用した最適なセルラーゼカクテルの構築
1　はじめに
2　バイオエタノールの現状
2.1　セルラーゼによるセルロースの分解
2.2　セルラーゼ提示酵母によるセルロースからの発酵
2.3　 セルラーゼカクテルの選抜
3　おわりに

第19章　モジュール再編成によるセルラーゼの高機能化
1　はじめに
2　固相基質分解酵素の構造的特徴
3　モジュール単位での直接融合による組換え蛋白質設計
4　コヘシン―ドッケリン相互作用を利用したセルラーゼ連結
5　ビオチン―アビジン相互作用を利用したセルラーゼ連結
6　ナノ材を骨格としたセルラーゼ連結
7　おわりに

【第6編　セルラーゼ・ヘミセルラーゼの大量生産】
第20章　セルラーゼ高生産糸状菌Trichoderma reesei日本型系統菌株の開発
1　Trichoderma reesei日本型系統樹進化への転写調節因子の関与
1.1　日本型系統樹の比較ゲノム解析
1.1.1　カタボライトリプレッション部分的解除株
1.1.2　β-グルコシダーゼを正に調節する新規転写調節因子BglR
1.2　日本型系統樹の進化とは?
2　日本型系統菌株のさらなる進化
2.1　最適比率での酵素生産技術開発
2.2　日本独自の最適比率での酵素生産技術開発(マイナープロモーターの利用)

第21章　Acremonium cellulolyticus由来糖質分解酵素の工業化検討
1　はじめに
2　菌株育種による生産性向上検討
3　培地・培養条件の最適化による生産性向上について

第22章　Bacillus
1　はじめに
2　枯草菌ゲノムの改変技術
3　枯草菌宿主の改良
3.1　枯草菌遺伝子の機能性評価
3.2　宿主ゲノムの縮小化による酵素高生産化
4　枯草菌の酵素高生産化技術
4.1　アミノ酸代謝系の制御によるセルラーゼ高生産化
4.2　分泌装置の改良によるセルラーゼ高生産化
4.3　細胞膜・壁の人工改変によるセルラーゼ高生産化
5　ゲノム縮小株への技術統合による高機能化

【第7編　バイオマス利用分野への展開】
第23章　バイオマス酵素糖化反応の解析
1　はじめに
2　標準前処理標品の調製
3　市販セルラーゼの特性
4　前処理物の糖化パターン
5　成分酵素の糖化における役割
6　酵素コスト低減と頭打ち現象
7　おわりに

第24章　機械的前処理バイオマスの酵素分解
1　はじめに
2　微粉砕による前処理
3　前処理バイオマスの酵素糖化
4　おわりに

第25章　セルロソームの回収・再利用法の開発
1　はじめに
2　セルロソームについて
3　セルロソーム回収・再利用
3.1　回収することの優位性
3.2　セルロソームの回収
3.3　セルロソームの回収・再利用
4　まとめ・今後の展望

第26章　セルラーゼ回収・再利用によるエタノール発酵の高効率化
1　はじめに
2　バイオマスの糖化プロセス
3　まとめ

第27章　再生セルロースの酵素分解
1　はじめに
2　再生セルロースとは
3　セルラーゼによるセルロースIIの酵素分解特性
4　イオン液体処理により得られる再生セルロースの酵素分解

第28章　セルラーゼ細胞表層提示酵母を用いたバイオマス変換
1　はじめに
2　統合型バイオプロセスによるエタノール生産
3　統合型バイオエタノール生産を実現する細胞表層提示技術
4　セルラーゼ細胞表層提示酵母を用いたセルロースからの統合型バイオエタノール生産
5　セルラーゼ細胞表層提示割合最適化法の開発
6　おわりに

第29章　リグニン分解酵素表層提示酵母を用いたバイオマス変換
1　はじめに
2　細胞表層提示酵母を用いた前処理の利点と可能性
3　ラッカーゼI提示酵母を用いたバイオマスの前処理
3.1　ラッカーゼI提示酵母の構築
3.2　ラッカーゼI提示酵母による稲わらの前処理&セルラーゼ提示酵母による糖化・発酵
4　おわりに

第30章　セルラーゼによるセルロースのナノファイバー化
1　はじめに
2　従来のセルロースナノファイバー製造法
3　酵素加水分解によるセルロースの微細化
3.1　Trichoderma CBHI(Cel7A)の作用で見られる微細化
3.2　Trichoderma CBHI(Cel7A)のCBMの作用で見られる微細化
3.3　エンドグルカナーゼと物理的破壊の同時併用処理による微細化

第31章　ペーパースラッジを原料としたセルラーゼの生産とペーパースラッジのバイオエタノールへの変換
1　はじめに
2　 PSとは
3　未処理PSを用いたセルラーゼの生産
4　 PS由来のセルラーゼを用いたPSの糖化
5　 PS由来のセルラーゼを用いたPSの同時糖化・発酵によるエタノールの生産
5.1　PSのSHFによるエタノール生産
5.2　PSの同時糖化・発酵によるエタノールの生産
5.3　PSの同時糖化・発酵によるエタノールの生産向上
6　おわりに

【第8編　修飾酵素としての応用展開】
第32章　洗剤への応用
1　はじめに
2　洗剤用アルカリセルラーゼの開発
3　高機能セルラーゼ開発と構造機能解析
4　洗剤用セルラーゼの状況と今後の展望

第33章　繊維業界でのセルラーゼの利用
1　はじめに
2　デニムの洗い加工へのセルラーゼの応用(バイオウォッシュ加工)
3　天然セルロース系繊維加工へのセルラーゼの応用
3.1　セルラーゼの精錬工程への応用(バイオ精錬)
3.2　セルラーゼの仕上げ加工への応用(バイオフィニッシュ加工)

第34章　紙パルプへの応用
1　はじめに
2　濾水性向上による,リサイクルパルプの乾燥費用削減
3　クラフトパルプの叩解エネルギー削減
4　脱インク
5　クラフトパルプの漂白促進
6　漂白ユーカリクラフトパルプの黄変防止

第35章　食品への応用
1　はじめに
2　醸造
2.1　ビール
2.2　ワイン
3　果汁・野菜加工
4　製パン
5　最近動向
5.1　高齢者・介護用食品製造
5.2　香気前駆体(配糖体)の分解による茶,ワインの香気増強とイソフラボンの効率的アグリコン化
5.3　農産物からの食品生産の効率化と食品廃棄物の減量化