セルラーゼ、リゾチーム、ラビアーゼ、アクロペプチダーゼなど多くの溶菌酵素はタンパク質やDNA抽出に大きな役割を担っています。 異なる用途に異なる溶解酵素を使用することができますが、植物細胞壁の分解に関しては、通常セルラーゼが酵素として選択されます。 セルラーゼが植物細胞の溶解に特に有用なのはなぜでしょうか？ ここでは、知っておくべきことをいくつか紹介します。

セルラーゼを理解する。 セルラーゼは、菌類、細菌、原生動物が生産する酵素で、セルロースやその他の関連多糖類（ヘミセルロース、リセニン、穀物のβ-D-グルカンなど）を、1,4-β-D-グリコシド結合を加水分解して単糖や単糖（β-グルコース）、短多糖、オリゴ糖に分解する働きがあります。

この溶解酵素は、セルロース分子が互いに強く結合し、分解がかなり難しいため、ほぼ不可能な偉業である、さらなる加工に植物成分の大部分を利用可能にするため、経済的に重要である。 セルロースは最も豊富な再生可能生物資源であり、地球上で最も安価なエネルギー源の1つであることを考えると、その潜在能力を最大限に活用することは、経済だけでなく環境やエネルギー安全保障にも大きなインパクトを与えることができる。

セルラーゼの種類

セルラーゼは、触媒する反応の種類によって、エンドセルラーゼ、エキソセルラーゼ（セロビオヒドロラーゼ）、β-グルコシダーゼに分類される。

• エンドセルラーゼ（CMCase） – 非晶質の部分でランダムに内部結合を切断して新しい鎖端を生成する。 セルロース鎖に作用すると、エンドセルラーゼはグルコース、セロデキストリンおよび/または不溶性セルロース断片を生成する。 しかし、エンドセルラーゼが「プロセス的に」作用した場合には、セロビオースやより長いセロデキストリンが生成される。
• エキソセルラーゼ-エンドセルラーゼの作用により生成した露出鎖の還元末端または非還元末端から2〜4単位を切断して、四糖および／または二糖を生成する。
• β-グルコシダーゼ-得られたエキソセルラーゼ生成物を個々の単糖に加水分解する。

セルラーゼはどのように使用されますか？

セルラーゼは幅広い産業にわたる多くの異なるアプリケーションで使用されています。 より一般的な用途としては、以下のようなものがあります：

• 商業用食品加工 – セルラーゼは、ワイン製造や醸造産業、オリーブオイルやカロテノイドの抽出に重要な役割を果たしています。
• 農業 – セルラーゼは、植物の病原菌や病気の制御、種の発芽促進、植物の成長および開花、土壌品質の改良などに使用されています。
• 飼料製造-セルラーゼの使用により、エネルギーに富んだ動物飼料の生産が可能になります。
• 繊維産業-セルラーゼは布の品質を改善し、繊維材料の色と明るさを回復させます。
• 洗濯産業-洗浄作用の改善と布色の向上はセルラーゼの使用により達成されます。
• パルプ・製紙業界 – セルラーゼは、エネルギーと塩素の必要量を減らしながら、紙の品質を向上させるために使用されています。
• バイオ燃料生産 – セルラーゼは、サトウキビバガス、コーンコブ、稲わら、おがくず、森林残渣などのリグノセルロース系材料をエタノールに効果的に変換するために使用されています。

セルラーゼを使用して細胞壁を破壊する

従来の細胞溶解法では、細胞を破壊して強制的に開くために物理的方法を使用していましたが、研究者は現在、以下を含む多くの理由から酵素の使用を好んでいます：

• 適切に実行しない場合、一部の物理的または機械的方法では試料の変性と凝集を引き起こす可能性があります。
• 再現性のある結果を出すことは、特に均質化および粉砕法を使用する場合、サンプルの取り扱いを定義する際に使用される不正確な用語のために、難しい場合があります。
• 物理的および機械的方法はより労力がかかり、高価な機器（フレンチプレス、超音波装置など）の使用を必要とする場合があります。

これに対して、セルラーゼなどの溶解酵素を使用すると、再現性のある結果が得られ、さまざまな用途に最適で、現代の実験室のプロセスに適しています。

以下のブログ記事もご参照ください：

• 植物タンパク質の抽出とタンパク質沈殿技術
• 植物と動物細胞。 溶菌酵素で細胞壁を壊す