C. cellulovoransは嫌気性中温菌であり，カリフォ ルニア大学のDoiらによってセルロソームや分泌型の酵素であるノンセルロソームに関する研究がこれまで行われてきた．

　三重大学，京都大学のグループは、嫌気条件下でC. cellulovoransを培養し，ゲノムDNAを抽出した．さらに，Roche Genome Sequencer FLX454およびIllumina Genome Analyzer IIを用いて，全ゲノムシークエンスを行った．最終的に，601コンティグを含む30個のスキャフォールドにアッセンブリングでき，全ゲノム長はおよそ5.1Mbpであることが明らかになった．さらに，CRITICAおよびGlimmer2による遺伝子予測を行ったところ，全遺伝子数は4220遺伝子あるいは4297遺伝子とそれぞれ推定された．興味深いことに，C. cellulovoransセルロソームに関係する遺伝子の総数は，すでにゲノム解析が完了しているC. cellulolyticumおよびC. thermocellumのゲノムと比べて最も少ないことが判明した（表1）．

　一般的にソフトバイオマスはハードバイオマスよりもリグニンの含有量が少ないため酵素による反応が促進されやすい．ヘミセルロースはセルロースに比べ様々な種類があるため，ヘミセルロースを糖化するには多種多様なヘミセルラーゼが必要である．ソフトバイオマスを完全分解し，発酵微生物を使ってアルコールや酸などに変換する“バイオリファイナリー”を効率よく行うためには，C６糖からなるセルロース，C５，C６糖からなるヘミセルロースをグルコース，ガラクトース，キシロースなどの単糖にまで分解する必要がある．

　セルロソーム生産性Clostridium属は，セルロソームのみならず，分泌型の酵素“ノンセルロソーム”も生産する．また，バイオマスに応じてセルロソーマルな酵素の組み合わせやノンセルロソーマルな酵素の分泌が異なる．C. cellulovoransのセルロソーム，ノンセルロソームおよびノンセルロソーマルなリコンビナントβ-グルカングルコヒドロラーゼを調製し，不溶性のセルロースに対して単独あるいはそれらを組み合わせたときの酵素活性を調べたところ，セルロソームとノンセルロソームを組み合わせたときに最も高い酵素活性を示した．その活性は，セルロソームあるいはノンセルロソームを単独で作用させたときの合計よりも2.2倍もの相乗効果が見られ，セルロソームとリコンビナントβ-グルカングルコヒドロラーゼを組み合わせたときよりも1.3倍の相乗効果が見られた．また，ノンセルロソーマルな酵素同士だと相乗効果は見られないことから，セルロソームとノンセルロソームを組み合わせることでセルロースを効率よく分解することが証明された．

　植物の培養細胞に含まれる細胞壁多糖は，天然のソフトバイオマスと同様に，主にセルロース，ヘミセルロースで構成されており，通常，これらの培養細胞から植物細胞壁のないプロトプラストを調製するには，セルラーゼ，ヘミセルラーゼ，ペクチナーゼなどの複数の酵素製剤を用いる必要がある．驚くべきことに，タバコやシロイヌナズナの培養細胞にC. cellulovoransのセルロソームとノンセルロソームで処理するとプロトプラストを調製することができる（図2）．さらに，炭素源にグルコース，セロビオース，キシラン，ローカストビーンガムでC. cellulovoransを培養し，生産されたセルロソーム，ノンセルロソームを調べたところ，どの炭素源においてもカルボキシメチルセルロース分解酵素（CMCase），キシラナーゼ，マンナナーゼ，ペクチンリアーゼなどの酵素活性が見られたが，ローカストビーンガムで培養したものにはセルロソームの発現が確認されなかった．さらに，各炭素源におけるセルロソーム、ノンセルロソームを用いて植物培養細胞からのプロトプラスト形成能の有無を確認したところ，ローカストビーンガムで培養したものだけがプロトプラストを形成することができなかったことから，植物細胞壁の分解にはセルロソームが必須であることがわかった．実バイオマスに関しては，稲わらなどのソフトバイオマスを炭素源として培養すると菌体量が増大し，直接分解される．これらの結果から，C. cellulovoransのセルロソーム，ノンセルロソームを詳細に調べることで，ソフトバイオマスを完全糖化するヒントを見つけることができるだろう．

　植物細胞壁を効率よく分解するにはセルロソーム，ノンセルロソームの両方の酵素成分が必要である．上述のゲノム解析が完了しているC. cellulovorans，C. cellulolyticum，C. thermocellumのKEGGパスウェイ解析を行い，代謝に関連する酵素を全て導き，それ以外にゲノム中に含まれるセルロース系バイオマスを分解するのに必要な糖質加水分解酵素と多糖リアーゼの総数を調べた．その結果，C. cellulovoransは，セルロソーマルな糖質加水分解酵素と多糖リアーゼの合計は29個と一番少なかったが，ノンセルロソームな糖質加水分解酵素と多糖リアーゼの合計は63個と最も多く，C. thermocellumの約４倍近くあった．そして，それらの多くがヘミセルラーゼであった（表2）．ゲノム情報から推測できることは，C. cellulovoransは多種多数な分泌型のノンセルロソームを使ってバイオマスに含まれるヘミセルロースを分解し，内部に埋もれているセルロースを露出させて効率的に分解しているようである．さらに，セルロソーム関連遺伝子については，CbpAのようなセルロソーマルな酵素が9つ結合可能な骨格タンパク質以外にも，セルロソーマルな酵素を１つ結合できるHbpA，さらに新規な遺伝子であり，HbpAと同じくセルロソーマルな酵素が１つ結合可能なCbpB，CbpCの合計4種類が明らかになった（図3）．なお，CbpAに関しては，バイオマスに応じて他のClostridum属よりも少ない組み合わせからなるセルロソーマルな酵素群を構築し，これら大小異なるセルロソームを使って露出したセルロースを効率よく分解すると推測できる．

　セルロース系バイオマスの組成は植物の種類やその部位ごとに千差万別であるが，C. cellulovoransは，その組成を察知して様々な組み合わせからセルロソームを構築しノンセルロソームを分泌している． そのため，各種バイオマスに対して分泌されるセルロソームやノンセルロソームの構成成分の解析が重要であり，トランスクリプトオーム解析やプロテオーム解析によりどのようなセルロソーム，ノンセルロソームが発現しているかを定量的に解析する必要がある．これらはすべてゲノム情報，すなわち細胞の設計図に直ちに立ち戻ることができるため，各種バイオマスに対して実際にどのようなセルロソームやノンセルロソームの構成成分が必要であるかをC. cellulovoransから学ぶことができる．さらに，バイオマス由来の植物細胞壁多糖の分解にセルロソームが必須であることから，発現量の多い酵母を用いた細胞表層工学や嫌気性菌発現系を活用した組換え微生物などを使ってバイオマスに適したセルロソームが必要になると考えられる．各種バイオマスに適した“デザイナブルセルロソーム”を構築することで，最終的にはバイオマス前処理･糖化に微生物そのものを活用する“微生物前処理糖化法”への応用が期待される．