1. アガラーゼ

アガロース（寒天）は，テングサやオゴノリなどの紅藻類の細胞壁成分であり，D-ガラクトースと3,6-アンヒドロ-L-ガラクトースがα-1,3, β-1,4結合で交互につながったヘテロ多糖であり，多くの微生物にとっては難分解有機物の一つである．アガロースをオリゴ糖サイズにまで切断して得られる「寒天オリゴ糖」には，さまざまな優れた生理的機能があることが報告されている⁽⁴⁾4) 有賀　修，岡本直樹，井上貴由，久保　元，森山浩憲：応用糖質科学，2, 142 (2012).ことから，われわれはアガロース切断酵素（アガラーゼ）を深海由来細菌より探索した．その結果，アガロースのα-1,3結合を切断してアガロオリゴ糖を生産する酵素「α-アガラーゼ」，β-1,4結合を切断して，ネオアガロオリゴ2, 4, 6糖をそれぞれ生成する複数の「β-アガラーゼ」を取得した．そのうちの一つ，Microbulbifer thermotolerans JAMB-A94^T株に由来するβ-アガラーゼはとりわけ高い耐熱性をもっていた⁽⁵⁾5) Y. Ohta, Y. Nogi, M. Miyazaki, Z. Li, Y. Hatada, S. Ito & K. Horikoshi: Biosci. Biotechnol. Biochem., 68, 1073 (2004).．現在，本酵素は遺伝子試薬メーカーから遺伝子研究用試薬として販売されている．本アガラーゼは，アガロースゲル電気泳動で分離したDNA断片の回収に利用することができる．あらかじめ加温溶解したゲルにアガラーゼを混ぜるだけという簡便な操作で，ゲルは不可逆的に可溶化される．特に高分子DNAを損傷することなく効率良く回収ができる点（160 kbまで確認済み），実験操作で発生するプラスチックごみを最小限に抑えられる点，有毒試薬を使用しない点で，従前の使い捨ての精製カラムと変性剤を併用する手法よりも優れている．回収したDNA断片は，そのまま次の実験に用いることができることから，さまざまな研究機関における遺伝子機能解析・配列解析に活用いただいている（図1図1■アガラーゼを用いたアガロースゲルからのDNA断片の回収とその利用）．

図1■アガラーゼを用いたアガロースゲルからのDNA断片の回収とその利用

2. カラギナーゼ

世界的に古くから食品の増粘剤やゲル化剤として使用される紅藻類の細胞壁多糖にカラギーナンがある．カラギーナンの特徴は硫酸基をもっている点にあり，その構成糖の硫酸基置換パターンに基づき，カッパ，イオタ，ラムダ型の3タイプに大別される⁽⁶⁾6) F. van de Velde, S. H. Knutsen, A. I. Usov, H. S. Rollema & A. S. Cerezo: Trends Food Sci. Technol., 13, 73 (2002).．それぞれの物理的性質が大きく異なっているため，用途に応じて使い分けがなされている．カラギーナンは，原料藻の品種や採取地，生育段階によって，その置換基パターンが多種多様に変化する．このため，いわゆるカラギーナンという名称で市場に流通している物は，実際には非常にヘテロな高分子構造を有しており，精密な構造解析は困難である．そこでわれわれは酵素の“基質特異性”を生かした分析手法の開発に取り組んだ．カラギーナン分析手法の確立には，主要な3タイプのカラギーナンそれぞれに対して各構造を厳密に区別して認識する機能，すなわち高度の基質特異性をもつカラギーナン分解酵素3種を利用できることが鍵であった．われわれは，その3種の酵素を新規性と多様性の高い深海域の細菌から取得することに成功し，つづいてこれら3種の酵素を利用した未知カラギーナンの分析法も開発した⁽⁷⁾7) 秦田勇二，大田ゆかり：公益財団法人アサヒグループ学術振興財団—研究助成報告，22, 23 (2008).．本手法は，これまで分析が困難であった飲食品中のカラギーナンの検出・組成分析に極めて有効であった．

これまで，ほとんどの海藻多糖分解酵素は研究室内での使用に限定されていたが，現在は地球環境保全へ貢献するための産業利用技術の開発に期待が寄せられている．地球温暖化や海洋酸性化などの要因である人為的CO₂の増大につながる化石資源の使用を断ち切るため，太陽光エネルギーで形成された植物バイオマスの体系的利用技術の開発が精力的に行われている．これらを背景として，海洋大型藻類が再生可能原料として注目されるに従い，多様な海藻多糖を分解する優れた微生物や酵素の必要性も急速に増している⁽⁸⁾8) K. A. Jung, S. R. Lim, Y. Kim & J. M. Park: Bioresour. Technol., 135, 182 (2013).．