異性化糖生産に資することを目途に，放線菌Streptomyces griseofuscus S-41のグルコースイソメラーゼの酵素化学的諸性質および固定化法の研究開発を行った。特に，反応動力学的解析およびタンパク質の構造から，Mg²⁺，Co²⁺等2価金属イオンによる活性化と安定化機構を明らかにした。また，天然多糖，キトサンを用いた安定な菌体凝集固定化法を考案し，一部実用化に結びつけた。次いで，エリスリトールの大量生産を目指した研究開発に着手した。エリスリトールは自然界に極微量存在が知られていたが，大量に取得する手段がなく，理化学的・生理学的特性に関する知見は皆無であった。約3,000株の分離酵母の中からエリスリトール生産能を有する株を発見し，最も産生能の高い1株(Trichosporonoides megachiliensis)を選抜した。紫外線照射，変異剤処理等により本菌を実用菌へと改良を行い，エリスリトールの発酵生産を世界に先駆けて確立した。エリスリトールは適合溶質の一種で，現在低カロリー甘味料として，また，洗浄効果や保湿効果を利用した口腔洗浄剤，化粧品，化成品などに幅広い用途がある。

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複雑に分岐を有する糖鎖を有機化学的に合成するには，ある反応条件でのみ脱保護可能な保護基 (オルソゴナル保護基，orthogonal protecting groups) を駆使し選択的に目的の水酸基を脱保護した後，その水酸基にドナー糖を導入することにより目的の構造を構築している。新たなオルソゴナル保護基として，糖鎖の自動合成・コンビナトリアルライブラリー合成に最適化された保護基であるUCHP基(uni-chemo hydroxyl protection,別名「だるま落とし保護基」)を開発した。本保護基は重合度の違いにより脱保護される水酸基を特徴づけ，重合度を1つずつ減らす操作を繰り返すことにより目的の水酸基を次々に脱保護していくことが可能な保護基である。実際にこの保護基を用いて五糖の自動合成およびガラクトース三糖からなるコンビナトリアルライブラリー合成に成功した。

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糖質関連酵素を広く産業利用するにあたり，酵素の基質特異性ならびに反応特性を改善する目的で行った基礎的な研究について，さらに酵素を工業スケールで生産する技術を確立して有用な機能性糖質生産を実現した一連の成果について述べる。α-アミラーゼの触媒活性ドメインとサイクロデキストリングルカノトランスフェラーゼの機能ドメインとを立体障害を起こさせずに融合し，両ドメインの機能を発揮する新しい酵素を創出した。酵素の構造と機能の相関を明らかにした一例である。また，ホスホリラーゼのカップリング反応を応用して，スクロースを原料に，純粋なアミロースを酵素合成する反応系を開発し，必要な酵素を工業スケールで製造することにより酵素合成アミロースを上市した。さらに数種類の酵素を組み合わせることにより，β-グルカンをα-グルカンに効率よく変換する酵素反応システムを確立した。

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白色腐朽菌に代表される担子菌は，その生育環境に応じて多様なバイオマス分解系酵素を生産し分泌することが知られている。彼らの独特な分解システムの中には，効率的なバイオマスの分解に向けた多くの学ぶべき知見が存在すると考えている。本論文では白色腐朽菌が生産するセルロース分解系酵素に着目し，以下の内容について解説する。(1)担子菌Irpex lacteusのセルロース分解系酵素の構成を明らかにすることで，各種酵素の種類や機能を明らかにした。また，酵素翻訳後のプロテアーゼ分解がセルラーゼの作用特性に影響し，セルロース分解にさらなる多様性を生み出していることを見出した。(2)セルラーゼのセルロースへの吸着挙動をCBM1-GFPを用いることで明らかにした。これにより，酵素の吸着はセルロースの吸着特性が異なる2つの領域で生じ，それぞれの吸着が加水分解活性の発現に関与する生産的結合および関与しない非生産的な結合であることを明らかにした。また，塩濃度によって酵素吸着量を制御する技術を開発し，バイオマス分解における酵素回収技術への応用の可能性を検討した。

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