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木材腐朽担子菌を用いたプリオンの分解方法

国内特許コード P10A015651
整理番号 QPN04019
掲載日 2010年8月31日
出願番号 特願2004-103382
公開番号 特開2005-287322
登録番号 特許第4568835号
出願日 平成16年3月31日(2004.3.31)
公開日 平成17年10月20日(2005.10.20)
登録日 平成22年8月20日(2010.8.20)
発明者
  • 近藤 隆一郎
  • 堤 祐司
  • 毛利 資郎
  • 松浦 裕一
出願人
  • 国立大学法人九州大学
発明の名称 木材腐朽担子菌を用いたプリオンの分解方法
発明の概要

【課題】 微生物を用いたプリオンの分解方法を提供すること。
【解決手段】 木材腐朽担子菌の菌体又はその処理物、木材腐朽担子菌の培養液又はその処理物、あるいは木材腐朽担子菌が産生するプリオン分解酵素を用いることを特徴とする、プリオンの分解方法。
【選択図】 なし

従来技術、競合技術の概要


神経変性病の一種である伝達性海綿状脳症(TSE ; Transmissible spongiform encephalopathies)はプリオン病と呼ばれ、人間や動物に大きな影響を与えている[非特許文献1]。プリオン病にはヒトのCJD(Creutzfelt-Jakob-disease)、GSS(Gerstmann-Straussler-Scheinker)やクールー、そしてヒツジ・ヤギのスクレイピー、狂牛病と呼ばれるウシのBSE(Bovine spongiform encephalopathy)が代表的なものとして挙げられる。これらプリオン病は異常プリオンが脳に蓄積されることにより、脳がスポンジ状になることよって生ずる脳神経疾患である。しかしながら、プリオン病に関してはまだ十分な知見が得られていない[非特許文献2]。プリオンタンパク(PrP)には正常プリオンタンパク(PrPc)と異常プリオンタンパク(PrPsc)が存在する。構造的、生化学的変化によってPrPcからPrPscへの変化は引き起こされ、この変化がTSEにおける重要な原因と考えられる[非特許文献3及び4]。PrPcはα-ヘリックス構造を多く含み、タンパク質分解酵素によって分解・消化される。これに対してPrPscはβ-シート構造を多く含みタンパク質分解酵素による分解を非常に受けにくく、通常タンパクを不活化する熱処理や化学処理に対して頑強な抵抗性を示す[非特許文献5及び6]。また病原体の病原性を失うはずの熱処理や化学処理に対しても強い抵抗性を示す。



プリオン病の感染はレンダリングサイクルによって拡大する。レンダリングサイクルとは、家畜が食肉として処理され、食肉として使用される部位以外は肉骨粉や飼料として利用される。さらに家畜がこれらの肉骨粉や飼料を餌として食べるというサイクルを指す。感染がレンダリングサイクルを通して拡大し、PrPsc汚染の疑いがある肉骨粉や飼料が国内にだけでも8万トン以上残存している。現在それら肉骨粉や飼料を最も効果的に処理する方法は高温焼却処分しかないが、それには多くの手間と経費、エネルギーが必要とされることから、焼却処理以外での、低エネルギーかつ低コストで不活化処理する方法が求められている。



また、家畜やヒトにおいてプリオン病の感染が疑われた場合、検査・診断・手術を行わなければならない。その結果、プリオン病に対して陽性であると判断された場合、検査・診断・手術に用いられた器具や機器は高価なものまでも処分しなければならない。したがって、安全かつ容易に不活化・消毒する方法が求められている。



植物細胞壁中の高分子リグニンを分解可能な唯一の生物として白色腐朽担子菌が知られている。さらに、白色腐朽担子菌はダイオキシンの無機化や[非特許文献7]、生分解を受けにくいとされるポリエチレン[非特許文献8及び9]、ナイロン[非特許文献10及び11]に対しても高い分解能を有することが報告されている。これら分解反応には、白色腐朽担子菌が産生するリグニン分解酵素が関与すると考えられ、リグニン分解酵素としてリグニンペルオキシダーゼ(LiP)、マンガンペルオキシダーゼ(MnP)、Laccaseが知られている。特にナイロンの分解においてはMnPが分解に関与するとされており、その分解機構は、MnPの作用により生成したMn3+錯体により、アミド結合に隣接するメチレン(CH2)基から水素が引き抜かれ、次いで酸素が付加されて非酵素的に分解が起こる、と考えられている[非特許文献12]。しかしながら、高分子リグニンを分解できる白色腐朽担子菌が、PrPscを分解したり不活化できるかどうかは全く不明であった。




【非特許文献1】J Collinge. Variant Creutzfeldt-Jakob disease, THE LANCET 1999 ; 354 : 317-323

【非特許文献2】Prusiner, S. B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie, Science 1982 ; 216 : 136-144

【非特許文献3】Prusiner, S. B. Molecular biology of prion diseases. Science 1991 ; 252 : 1515-1522

【非特許文献4】Kopacek J, Sakaguchi S, Shigematsu K, Nishida N, Atarashi R, Nakaoke R, Moriuchi R, Niwa M, Katamine S, Upregulation of the genes encoding lysosomal hydrolases, a perforin-like protein, and peroxidases in the brains of mice affected with an experimental prion disease. Journal of virology 2000 ; 74 ; 411-417

【非特許文献5】Prusiner, S. B. Michael R, Scott, Stephen J. DeArmond, Fred E. Cohen. Prion Protain Biology, Cell 1998 ; 93 : 337-348

【非特許文献6】Rachidi W, Mange A, Senator A, Guiraud P, Riondel J, Benboubetra M, Favier A, Lehmann S, Prion infection impairs copper binding of cultured cells. The journal of biological chemistry 2003 ; 278 : 14595-14598

【非特許文献7】Mori T, Kondo R, Oxidation of chlorinated dibenzo-p-dioxin and dibenzofuran by white-rot fungus, Phlebia lindtneri. FEMS Microbiol, Lett. 2002 ; 213 : 127-131

【非特許文献8】Y. Iiyoshi, Y. Tsutsumi, T. Nishida, Polyethylene degradation by lignin-degrading fungi and manganese peroxidase, J. Wood Sci. 1998 ; 44 : 222-229

【非特許文献9】K. Ehara, Y. Tsutsumi, T. Nishida. Role of Tween 80 in biobleaching of unbleached hardwood kraft pulp with manganese peroxidase. J. Wood Sci. 2000 ; 46 : 137-142

【非特許文献10】T. Deguchi, M. Kakezawa, T. Nishida, Nylon Biodegradation by Lignin-Degrading Fungi, Appl. Environ Microbiol. 1997 ; 63 : 329

【非特許文献11】T. Deguchi, Y. Kitaoka, M. Kakezawa, T. Nishida, Appl. Environ Microbiol. 1998 ; 64 : 1368

【非特許文献12】T. Nishida. リグニン分解菌及びその酵素によるポリエチレンとナイロンの分解.化学と工業 2001 ; 54 : 903-906

産業上の利用分野


本発明は、木材腐朽担子菌を用いたプリオンの分解方法に関する。より詳細には、本発明は、リグニン分解酵素を産生する木材腐朽担子菌を用いたプリオンの分解方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マンガンペルオキシダーゼ(MnP)を産生する木材腐朽担子菌の菌体又はその処理物、あるいはマンガンペルオキシダーゼ(MnP)を産生する木材腐朽担子菌の培養液又はその処理物を用いることを特徴とする、プリオンの分解方法。

【請求項2】
プリオンが異常プリオンである、請求項1に記載のプリオンの分解方法。

【請求項3】
木材腐朽担子菌が、リグニン分解酵素を産生する菌である、請求項1又は2に記載のプリオンの分解方法。

【請求項4】
マンガンペルオキシダーゼ(MnP)を産生する木材腐朽担子菌の菌体又はその処理物、あるいはマンガンペルオキシダーゼ(MnP)を産生する木材腐朽担子菌の培養液又はその処理物のうちの少なくとも1つを用いる、プリオン分解剤又はバイオリアクター。

【請求項5】
プリオンが異常プリオンである、請求項4に記載のプリオン分解剤又はバイオリアクター。

【請求項6】
木材腐朽担子菌が、リグニン分解酵素を産生する菌である、請求項4又は5に記載のプリオン分解剤又はバイオリアクター。
産業区分
  • 微生物工業
  • 処理操作
  • 廃棄物処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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