腸内細菌叢の情報を媒介する腸粘膜組織のｍｉｃｒｏＲＮＡ

• Project/Area Number: 19J10216
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 逢坂 文那 北海道大学, 農学院, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: プレバイオティクス / 腸内細菌叢 / microRNA / T細胞分化

Outline of Research at the Start

腸内細菌叢を標的にしたプロ/プレバイオティクスの研究が数多く行われている。しかしながら、プロ/プレバイオティクスが腸内細菌叢を変化させ健康機能を発揮する際に、体外に存在する腸内細菌叢の情報がどのように腸管を飛び越えて、各種組織に伝達されるかについての機序は明確ではない。申請者は、腸内細菌叢の情報を媒介するものとしてエクソソームの積み荷の一つであるmicroRNAの関与を想定したプレバイオティクスの作用機構の一端を解明することを目的として、プレバイオティクスの発酵産物の一つである酪酸が大腸粘膜のT細胞におけるmiRNA発現を変化させ、制御性T細胞を増加させるという仮説を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、腸内細菌叢の情報を媒介するものとしてmiRNAの関与を想定したプレバイオティクスの作用機構の一端を解明することを目的とし、プレバイオティクスの発酵産物の一つである酪酸が大腸粘膜のT細胞におけるmiRNAの発現を変化させ、制御性T細胞を増加させるという仮説を検証した。難消化性オリゴ糖の摂取および腸内細菌叢の存在がマウスの大腸粘膜固有層単核球(LPL)のmiRNAプロファイルを変化させたというこれまでの知見から以下のように検証を進めた。
腸内細菌叢の存在により増加したmiR-200ファミリーの標的遺伝子を同定するため、無菌（GF）マウスと通常（SPF）マウスから分離した大腸LPLのmRNAの発現プロファイルをマイクロアレイにより解析した。遺伝子オントロジー解析ならびにin silico解析による標的遺伝子予測の結果、miR-200ファミリーの標的遺伝子としてBcl11b、Ets1、Gbp7、Stat5b、Zeb1が予測された。それらのうち、Bcl11b、Ets1、およびZeb1は、腸管粘膜免疫の調節に寄与するIL-2をコードする遺伝子の転写因子であった。大腸LPLにおけるBCL11BおよびETS-1のタンパクレベルはGFマウスと比較してSPFマウスで低値を示したが、ZEB1のレベルに差は見られなかった。また、大腸LPLのIL-2産生レベルは、GFマウスに比べてSPFマウスで低値を示した。さらに、GFマウスとSPFマウスにおけるmiR-200ファミリーおよび標的遺伝子の発現ならびにIL-2産生の差異は、糞便細菌移植によってGFマウスに腸内細菌叢を再構築することにより消失した。
miR-200ファミリーによる標的遺伝子の発現抑制を証明するため、マウスT細胞株にmiR-200a/-200b mimicを遺伝子導入したところ、標的遺伝子のmRNAおよびタンパクレベルは減少した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Gut commensals suppress interleukin-2 production through microRNA-200/BCL11B and microRNA-200/ETS-1 axes in lamina propria leukocytes of murine large intestine (2021)
  • Author(s): Ohsaka Fumina、Karatsu Yugo、Kadota Yoshihiro、Tochio Takumi、Takemura Naoki、Sonoyama Kei
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 534 Pages: 808-814
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.10.103
  • NAID: 120007181813
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Canonical versus non-canonical transsynaptic signaling of neuroligin 3 tunes development of sociality in mice (2021)
  • Author(s): Yoshida T, Yamagata A, Imai A, Kim J, Izumi H, Nakashima S, Shiroshima T, Maeda A, Iwasawa-Okamoto S, Azechi K, Osaka F, Saitoh T, Maenaka K, Shimada T, Fukata Y, Fukata M, Matsumoto J, Nishijo H, Takao K, Tanaka S, Okabe S, Tabuchi K, Uemura T, Mishina M, Mori H & Fukai S
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 1848-1848
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22059-6
  • NAID: 120006996978
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expression of serotonin receptor HTR4 in glucagon-like peptide-1-positive enteroendocrine cells of the murine intestine (2020)
  • Author(s): Okumura Motoshi、Hamada Akihiro、Ohsaka Fumina、Tsuruta Takeshi、Hira Tohru、Sonoyama Kei
  • Journal Title: Pfl?gers Archiv - European Journal of Physiology Volume: 472 Issue: 10 Pages: 1521-1532
  • DOI: 10.1007/s00424-020-02453-7
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸粘膜固有層単核球のmicroRNAの発現に影響を与える腸内細菌因子の探索 (2020)
  • Author(s): 逢坂 文那、門田 吉弘、栃尾 巧、園山 慶
  • Organizer: 第74回日本・栄養食糧学会大会
• [Presentation] マウス大腸粘膜固有層単核球において１ーケストース摂取により増加したmicroRNAがT細胞の遺伝子発現に及ぼす影響 (2020)
  • Author(s): 逢坂 文那、門田 吉弘、栃尾 巧、園山 慶
  • Organizer: 日本農芸化学会2020年度大会
• [Presentation] 1-ケストース摂取により変化した大腸粘膜固有層単核球のmicroRNAの標的mRNAの解析 (2019)
  • Author(s): 逢坂 文那、門田 吉弘、栃尾 巧、園山 慶
  • Organizer: 第73回日本栄養・食糧学会大会
• [Book] 腸内細菌―宿主のクロストークと食事要因 (2019)
  • Author(s): 日本栄養・食糧学会 監修 森田達也 園山慶 辻英明 責任編集 松田幹 源田知美 鈴木卓弥 宮田富弘 塚原隆充 山田恭央 石見佳子 西村直道 長谷耕二 比良徹 逢坂文那 共著
  • Total Pages: 264
  • Publisher: 建帛社
  • ISBN: 9784767962115