| Project/Area Number |
21H02116
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伏信 進矢 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00302589)
奥田 修二郎 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
北岡 本光 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60353984)
杉山 友太 群馬大学, 食健康科学教育研究センター, 助教 (80908749)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
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| Keywords | 共生 / ムチンO-グリカン / ヒト母乳オリゴ糖 / ビフィズス菌 / 酵素機能解析 / 母乳オリゴ糖 / ムチン糖鎖 / 糖鎖 / スルホグルコシダーゼ / 腸内細菌 / 代謝物 / 転写因子 / 共生・共進化 |
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| Outline of Research at the Start |
次世代シークエンサーが普及しはじめた2010年代以降、メタゲノム解析の報告例が増加し、遺伝子のアノテーションから腸内細菌代謝が議論されることが多くなった。しかしながら、ホモロジー検索を起点とした通常のインフォマティクス解析では、腸内において細菌増殖の基質（エサ）となる糖質の構造（糖鎖の結合様式や鎖長）に対する作用を考慮して議論することは出来ず、細菌の代謝を正確に把握しているとは言い難い。申請者は、細菌酵素の特異性や代謝機能を酵素化学的および構造生物学的に精密に理解した上で、それらをインフォマティクス解析に反映させることが重要であると考えており、主に乳児期における菌叢形成を対象に研究を進める。
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| Outline of Final Research Achievements |
Gut microbiota formed during infancy significantly influences immune development. We have elucidated that the oligosaccharides abundantly present in human milk (human milk oligosaccharides) are responsible for the formation of bifidobacteria-rich microbiota in the gut of breastfed infants. This study aimed to understand how naturally diversified amino acid replacements in bacterial enzymes affect the formation of gut microbiota. As a result, we succeeded in establishing a framework that enables us to understand the molecular basis underlying gut microbiota formation and to more precisely analyze gut microbial metagenomic data.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
腸内細菌およびその代謝物が宿主の健康に大きく関与することが知られている一方で、腸内細菌叢の形成機構については未解明な点が多く残されている。本研究では、腸内細菌が有する酵素のユニークな機能的差異に着目し、その差異が菌叢形成にどのような影響を及ぼすのかについて、微生物代謝および酵素機能の観点から明らかとした。腸内細菌の菌叢解析（菌種組成解析）やメタゲノム解析（環境DNA全解析）が行われているが、腸内細菌が有する酵素（代謝能）は、菌種レベルのみならず菌株レベルで異なっていることから、菌叢形成機序を理解するためには、より詳細な酵素機能の解析やインフォマティクス解析が必要であることが判明した。
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