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Aspergillus niger胞子による六価クロム生体吸着のキチン優勢分子機構:分光学的解明とDFTの検証
- 著作名：
- 出典：
- Int J Biol Macromol. 2025 Nov;330(Pt 3):148060
- DOI：
- 10.1016/j.ijbiomac.2025.148060
要旨：
六価クロム［Cr(VI)］汚染という深刻な環境課題に対処するためには、重金属を生物材料がどのように吸着するかという分子機構の理解が不可欠であると筆者らは位置づけている。
本研究では、Aspergillus niger の胞子（AS）による Cr(VI) のバイオソープション（生物吸着）について、キチンが中心的役割を果たす分子機構が、詳細な物性評価と機構解析を通じて体系的に検討されたと報告されている。
イオンクロマトグラフィーおよびガスクロマトグラフィー質量分析の結果、AS の構成成分の 91.7％が多糖類であり、そのうち D-グルコサミン塩酸塩として定量されたキチン由来成分が 13.2％を占めることが示され、金属結合の分子的基盤が明確になったとされている。
また、胞子表面のエキヌレート（棘状）形態が多数の接触部位を提供するとともに、キチンに由来するアミド基、グルカンに由来するヒドロキシ基、タンパク質に由来するカルボキシ基といった多機能な結合部位が存在することが示唆されている。
バッチ吸着実験では、pH 2.0 条件下において最大吸着容量が 106.29 mg g⁻¹ に達し、擬二次反応速度式に従う挙動を示したことから、化学吸着が支配的であることが確認されたと筆者らは述べている。
さらに、密度汎関数理論（DFT）計算により、キチンが 2.47 eV の結合エネルギーで強固に Cr(VI) と相互作用することが示され、配位結合を介した高い親和性が裏付けられたと報告されている。
加えて、Fukui 関数解析から、反応性の高い部位がアミノ基およびヒドロキシ基に局在することが精密に特定されたとしている。
これらの実験的および理論的知見を総合し、筆者らは、① pH 依存的な静電相互作用による初期接触、② キチンを介した Cr(VI) から毒性の低い Cr(III) への還元、③ 配位錯体形成による安定的固定化、という三段階からなるキチン主導型の分子機構を提案している。
このような機構理解は、キチンを基盤とした機能性材料の設計や、持続可能な重金属汚染修復技術の高度化に向けた理論的指針を与えるものと位置づけられている。
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キチン系材料の薬用および化学センシングへの応用:包括的なレビュー
- 著作名：
- 出典：
- J Fluoresc. 2025 Oct 8
- DOI：
- 10.1007/s10895-025-04578-3
要旨：
キチンは、β-(1→4)結合したN-アセチル-D-グルコサミンからなる天然由来の生体高分子であり、医療、環境モニタリング、化学センシング分野で幅広い応用が注目されていると筆者らは述べている。
このβ-(1→4)グリコシド結合は高い構造的剛性と化学反応性をもたらし、キチンが多様な生物学的機能および材料機能を示す基盤になっていると報告されている。
さらに、脱アセチル化、カルボキシメチル化、グラフト化といった化学修飾によって得られるキチン誘導体では、溶解性や生理活性、用途適合性が向上し、機能範囲が大きく拡張されることが示唆されている。
これらの特性を活かし、フィルム、ナノ粒子、複合材料などのキチン系材料が開発され、抗菌作用、抗真菌作用、抗炎症作用、抗がん作用、抗酸化作用といった多様な生物活性が認められたと筆者らは報告している。
また、キチン系材料は重金属やアニオンなどの分析対象物を検出するための比色センサーや蛍光センサーとしても設計されており、生体、環境、農業分野において高い感度と選択性を示すことが示されている。
本レビューでは、キチンの高分子構造および化学修飾が、これらの生物学的応用やセンシング応用をどのように支えているかに焦点を当て、キチン誘導体およびキチン系材料に関する最近の研究進展が包括的に整理されている。
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グルコサミン硫酸塩の段階的投与がブロイラー鶏の成長、血液学的および生化学的健康バイオマーカー、枝肉特性、および経済効率に及ぼす影響
- 著作名：
- 出典：
- Poult Sci. 2025 Nov;104(11):105768
- DOI：
- 10.1016/j.psj.2025.105768
要旨：
本研究は、エジプトの飼養条件下で飼育されたブロイラー鶏において、飼料中のグルコサミン硫酸の添加量を段階的に変化させた場合の成長成績、血液学的および生化学的指標、枝肉特性、ミネラルプロファイル、ならびに経済効率に及ぼす影響を検討したものである。
供試動物として、1日齢の未判別Cobb 500雛300羽（平均体重41.8±0.2 g）が用いられ、無作為に4群に分けられた。
すなわち、グルコサミン硫酸を添加しない基礎飼料を給与した対照群と、0.1％、0.2％、0.3％のグルコサミン硫酸を添加した3つの処理群であり、各群は15羽からなる5反復区で構成され、42日間飼育された。
その結果、最終体重および総増体量はGS添加量の増加に伴い直線的に増加し（p＜0.001）、一方で飼料摂取量は減少し（p＝0.002）、飼料要求率は有意に改善した（p＜0.001）と筆者らは報告している。
胸肉、腿肉、フィレ、内臓を含む枝肉歩留まりは有意に向上したが（p＜0.05）、腹腔脂肪には有意な変化は認められなかった（p＝0.093）とされている。
グルコサミン硫酸の添加は血液学的指標にも好影響を及ぼし、白血球数、リンパ球および異好中球の割合、貪食活性および貪食指数が向上したと報告されている。
血清生化学的解析では、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ（AST）、アラニンアミノトランスフェラーゼ（ALT）、乳酸脱水素酵素（LDH）、尿酸、クレアチニン濃度が低下し、γ-グルタミルトランスフェラーゼ（GGT）活性が上昇した（p＜0.01）ことから、肝機能および腎機能の改善が示唆されたと筆者らは述べている。
さらに、グルコサミン硫酸は血清グロブリン、イオン化カルシウム、およびリン濃度を上昇させる一方で、アルブミン、コレステロール、トリグリセリド、ナトリウム、塩化物濃度を低下させたとされている。
一方、総タンパク質、総カルシウム、カリウム、ならびにアルカリホスファターゼ（ALP）活性には有意な変化は認められなかった（p＞0.01）。
経済的評価では、飼料費は増加したものの、グルコサミン硫酸0.3%添加群において最も高い純利益および経済効率が得られたと報告されている。
これらの知見から、飼料中への0.3％グルコサミン硫酸添加は、ブロイラー生産における成長成績、健康状態、および収益性を向上させる有益な飼料添加物である可能性が支持されたと筆者らは述べている。
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卵白ペプチドのトランスグルタミナーゼ触媒による糖鎖修飾：T1R1/T1R3相互作用を介したうま味増強の構造調節と分子メカニズム
- 著作名：
- 出典：
- Food Res Int. 2025 Nov:219:117028
- DOI：
- 10.1016/j.foodres.2025.117028
要旨：
卵白ペプチド（EWP）は苦味に起因する顕著な風味上の課題を有しており、その高付加価値利用が制限されている。
筆者らは、トランスグルタミナーゼ触媒による糖鎖付加を通じて卵白糖ペプチド（EWGP）を調製し、風味改良効果を検討している。
卵白タンパク質は中性プロテアーゼにより加水分解され、トランスグルタミナーゼの媒介下でグルコサミンと共有結合することによりEWGPが得られた。
元の卵白ペプチド（EWP）と比較して、EWGPはペプチド結合数が多く、内在性蛍光強度の増加および表面疎水性の改善を示したと報告されている。
官能評価および電子舌解析の結果、EWGPではうま味強度が30％増加し、苦味が低減したことが示されたと筆者らは述べている。
さらに、グルタミン酸ナトリウム（MSG）を添加した場合、EWGPおよびEWPの閾値はそれぞれ1.00および1.22 mg/mLから0.44および0.59 mg/mLへと低下したとされている。
うま味および甘味を呈するアミノ酸含量が高いことが、EWGPのうま味増強の基盤であると考えられると筆者らは指摘している。
LC-MS/MS解析により、糖鎖付加修飾部位は主としてグルタミン残基に集中していることが示されたと報告されている。
分子ドッキング解析では、糖ペプチドが水素結合および疎水性相互作用を介してうま味受容体T1R1/T1R3と安定した結合を形成し、Ala、Asn、Gln、Ser、Thr、Tyrが主要な結合残基であることが示唆されたと筆者らは述べている。
これらの知見を総合すると、トランスグルタミナーゼ媒介糖鎖付加は、EWPの風味を改善するための環境調和型戦略として有効であり、機能性食品原料としての応用可能性を前進させるものであると筆者らは結論づけている。
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合成生物学的経路に基づくグルコースとアンモニウムの消費によるグルコサミン蓄積の促進のための操作されたSaccharomyces cerevisiae
- 著作名：
- 出典：
- Foods. 2025 Aug 10;14(16):2783
- DOI：
- 10.3390/foods14162783
要旨：
グルコサミンは高付加価値化合物であり、健康分野において重要な応用を有している。
グルコサミンは食品添加物または機能性食品として、食品および健康産業において広く利用されている。
従来の製造方法は工程が複雑であり、環境汚染や原料の感作性といった問題を伴うことから、環境負荷が低く、高効率かつ安全なGlcN製造法の開発が重要であるとされている。
筆者らは本研究において、Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats Cas9（CRISPR-Cas9）法を用い、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのPFK1、PDB1、GNA1、ISR1、およびPCM1遺伝子をノックアウトしている。
さらに、グルコサミン-6-リン酸デアミナーゼGlmD、グルコサミン-6-リン酸ホスファターゼGlmP、およびアンモニウムトランスポーターAMT1の3つの鍵酵素遺伝子を導入し、高濃度の無機アンモニウムイオン存在下でグルコサミンを合成するための組換え株が構築された。
その結果、GlmD、GlmP、およびAMT1を導入し、同時にPFK1、PDB1、GNA1、PCM1、およびISR1を欠失させたS. cerevisiae HPG5は、10 g/Lの（NH4）2SO4を用いた発酵条件下において、1.95 ± 0.02 g/Lという最も高いグルコサミン収量を示し、これは対照株と比較して2.47倍であったと筆者らは報告している。
また、20 g/Lのグルコースおよび10 g/Lの（NH4）2SO4を含む液体YPD培地におけるHPG5株のグルコースからグルコサミンへの変換率は9.75％であったとされている。
これらの結果から、S. cerevisiae HPG5は高濃度硫酸アンモニウム存在下においてグルコサミンを効率的に生産できる可能性が示唆されたと筆者らは述べている。
さらに、本研究は、グルコサミン生産に向けた有望な代替手段としてS. cerevisiae HPG5を提示するものであると位置づけられている。
