2016 Fiscal Year Annual Research Report
腸内細菌脂質代謝の解析に基づく新規機能性脂質の創出
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15H02441
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小川 順 京都大学, 農学研究科, 教授 (70281102)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅原 達也 京都大学, 農学研究科, 教授 (70378818)
後藤 剛 京都大学, 農学研究科, 准教授 (10550311)
岸野 重信 京都大学, 農学研究科, 助教 (40432348)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 腸内細菌 / 脂質代謝 / 乳酸菌 / 機能性脂質 / プロバイオティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代謝物の生理機能解析に関して、10-hydroxy-cis-12-octadecenoic acid（HYA）の腸管バリア保護メカニズムを明らかにするために、MAPK経路との関わりに着目して検討を行った。 HYAは、MAPK経路の一つであるERKのリン酸化を促進した。一方、p38やJNKのリン酸化には影響を与えなかった。また、GW1100（GPR40 antagonist）存在下では、HYAによるERKリン酸化が消失したことから、HYAはGPR40を介してERKをリン酸化することが明らかとなった。さらに、HYAはIFN-γによって誘導されたTNFR2発現を抑制したが、U0126（MEK inhibitor）の共存によってその効果が消失した。これらの知見は、HYAがGPR40／MEK-ERKを介してTNFR2発現を制御し、腸管バリア保護効果を発揮することを示唆している。
新規機能性脂肪酸の生産プロセス開発に関して、HYA生産プロセスの開発に取り組んだ。L. plantarum AKU 1009a由来水和酵素CLA-HYを大量発現する形質転換大腸菌を作製し、その洗浄菌体を触媒として用いた。油脂、洗浄菌体の共存下においてリパーゼを添加し反応時間ごとに水酸化脂肪酸の生産量を評価した。 リノール酸を含有する油脂を基質とし、7種類のリパーゼの加水分解能を調べた結果、Lipase AY 30が最も高い加水分解能を示した。1 mlの反応系において、小麦胚芽油500 mg、洗浄菌体（湿菌体200 mg）の共存下Lipase AY 30を0.5 mgを添加した時に水酸化脂肪酸の生産量が最大となった。反応温度37℃さらに4℃と変化させることにより、リノール酸含有油脂から変換率88％（対リノール酸変換率）でHYAを得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度に計画していた以下の課題、①代謝産物の生理機能解析、②新規機能性脂肪酸の生産プロセス開発に関して、それぞれ目標を達成する成果を得ている。すなわち、①に関しては、HYAの腸管バリア保護メカニズムに関し、HYAがGPR40／MEK-ERKを介してTNFR2発現を制御し、腸管バリア保護効果を発揮することを解明した。②に関しては、HYA生産プロセスの開発に取り組み、L. plantarum AKU 1009a由来水和酵素CLA-HYを大量発現する形質転換大腸菌を作製するととともに、本形質転換株の洗浄菌体を触媒として用い、リノール酸含有小麦胚芽油を基質に、最適量のリパーゼを添加することにより、変換率88％でHYAを得た。以上のように、研究は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究は順調に進んでおり、平成29年度の当初計画をそのまま遂行する。すなわち、平成28年度までの研究を継続するとともに、代謝産物の生理機能解析、腸管メタゲノム情報との統合、機能性脂肪酸の選抜とデザイン、高代謝活性菌の選抜とプロバイオティクス機能評価、を重点的に展開する。取り組みの例を以下に示す。
①代謝産物の生理機能解析： PPARα、PPARγ、LXRを介する生理機能の発現が認められた脂肪酸について、マウスを用いた摂食試験を行い、脂肪酸酸化や中性脂肪蓄積、脂肪合成、糖取込みなど、肥満の発症と関連の深い項目を評価する。また、腸管バリアに損傷を受けた腸炎マウス（DSS腸炎マウス）に腸管バリア保護効果が認められた脂肪酸を経口投与した時の腸炎抑制効果およびその作用メカニズムを解析する。
②腸管メタゲノム情報との統合：飽和化代謝（水和、酸化、飽和化、共役化）に関わる腸内細菌の遺伝子情報を、特異な健康条件下において得られた腸内細菌メタゲノム情報と相関づけ、疾病や健康状態とリンクして発現が変動する飽和化代謝酵素遺伝子を抽出する。さらに、抽出した遺伝子の発現に影響を与える因子の探索法を確立し、食品成分・環境因子の影響を評価する。
③機能性脂肪酸の選抜とデザイン：得られた代謝中間体の生理機能情報、食品成分・環境因子の遺伝子発現制御情報を統合的に活用し、腸管内脂質代謝制御を考慮した食生活指針の確立に資する情報基盤を構築するとともに、その制御ツールとなる新規機能性脂質を飽和化反応代謝中間体から選抜する。さらには、より高機能な構造類縁体をデザインする。
④高代謝活性菌の選抜とプロバイオティクス機能評価：健康を増進しうる生理活性が見いだされた代謝物の生産を促進しうる高代謝活性微生物を乳酸菌に探索、選抜する。続いて選抜菌について、培養条件等、高活性菌体を得る条件を検討する。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Production of dicarboxylic acids from novel unsaturated fatty acids by laccase-catalyzed oxidative cleavage2016
Author(s)
Takeuchi, M., S. KIishino, S.B. Park, N. Kitamura, H, Watanabe, A. Saika, M. Hibi, K. Yokozeki, J. Ogawa
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 80(11)
Pages: 2132-2137
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] 長鎖不飽和脂肪酸とその腸内細菌代謝物によるGPR120活性化の検討2016
Author(s)
本郷翔子, 森本育美, 山上小百合, 古田美咲, 滝澤祥恵, 井上飛鳥, 青木淳賢, 東山繁樹, 吉田守克, 宮里幹也, 岸野重信, 小川 順, 中田理恵子, 井上裕康
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Journal Title
脂質生化学研究
Volume: 58
Pages: 53-54
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