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Brain-Gut-Microbe Interaction Based on Genetic Structure and Habitat of Plasmalogen-producing Bacteria

Research Project

Project/Area Number 22K19155
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Katsumi Doi  九州大学, 農学研究院, 教授 (40253520)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本庄 雅則  九州大学, 医学研究院, 教授 (90372747)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsプラズマローゲン / Lactococcus / Enterococcus / Bifidobacterium / 通性嫌気性 / 絶対嫌気性 / 通性嫌気性細菌 / Clostridium / 大腸菌 / 腸・脳・微生物相関 / 嫌気性菌 / ヒト神経変性疾患
Outline of Research at the Start

本研究では、ヒトの各器官に生息する嫌気性細菌を対象として、プラズマローゲン(Pls)生合成に関与すると推測される遺伝子群を探索しその制御機構を明らかにすると共に、Plsの生産の有無と生産されるPls種を比較・検討する。また、Pls非生産性でヒト腸管非常在性嫌気性細菌ゲノムとの比較から、これら細菌のヒトでの生息域とPls生産性との関連性について追究する。これらの結果から明らかになったPls生合成経路を利用し、Pls高生産性株や異なるPls種生産株の作出を目指す。さらに、腸脳相関における腸内微生物叢の意義を明らかにし、Pls生産株の経口摂取による脳病態回復に繋がる基盤技術開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, plasmalogene synthesis genes (plsA) from Lactococcus cremoris, Enterococcus faecalis, and Bifidobacterium longum were introduced into E. coli, and Pls production was measured when the recombinant bacteria were grown under aerobic or anaerobic conditions. The amount of Pls production was measured when the recombinant was cultured under aerobic and anaerobic conditions. E. coli transfected with plsA from facultative anaerobes produced Pls under both conditions, while E. coli transfected with plsA from absolute anaerobes did not produce Pls under aerobic conditions.
When L. cremoris was cultured under various conditions and Pls production was measured, the maximum amount of Pls was detected in M17 medium, 25°C, and anaerobic culture conditions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々はプラズマローゲン(Pls)の脳認知機能改善に着目し、通性嫌気性の乳酸菌におけるPls探索を行った。その結果、複数株が多様なPls種を生産し、特に腸管常在性乳酸菌株がPlsを高生産する事を認めた。本株由来のPlsの認知機能改善効果を検証するため、Pls生産性増強を試みた。培養条件改変で数倍の生産量増加が達成でき、Pls合成遺伝子の単離と本遺伝子の大腸菌での異種発現によるPls生産に成功した。

Report

(2 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Complete Genome Sequence of the Thermophilic Enterococcus faecalis Strain K-4, Isolated from a Grass Silage in Thailand2023

    • Author(s)
      Kuwabara Meimi、Irimajiri Rei、Togo Shun、Fujino Yasuhiro、Honsho Masanori、Mawatari Shiro、Fujino Takehiko、Doi Katsumi
    • Journal Title

      Microbiology Resource Announcements

      Volume: 12 Issue: 4

    • DOI

      10.1128/mra.00814-22

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] プラズマローゲン生産株の探索と効率的プラズマローゲン生産法の検討2022

    • Author(s)
      桑原 芽美, 入交 伶, 藤野 泰寛, 本庄 雅則, 馬渡 志郎, 藤野 武彦, 土居 克実
    • Organizer
      第 74 回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマローゲン合成用乳酸菌、プラズマローゲン含有組成物及びプラズマローゲンの製造方法2022

    • Inventor(s)
      藤野武彦、馬渡志郎、土居克実、本庄雅則
    • Industrial Property Rights Holder
      藤野武彦、馬渡志郎、土居克実、本庄雅則
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-025310
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマローゲン産生促進用培地、プラズマローゲン含有組成物の製造方法及びプラズマローゲンの製造方法2022

    • Inventor(s)
      藤野武彦、馬渡志郎、土居克実、本庄雅則
    • Industrial Property Rights Holder
      藤野武彦、馬渡志郎、土居克実、本庄雅則
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-016628
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Overseas

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Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

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