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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Genetic analysis of polyamine production mechanism in the intestinal lumen of the dominant human intestinal bacteria

Research Project

Project/Area Number 17H05026
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

栗原 新  近畿大学, 生物理工学部, 講師 (20630966)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsポリアミン / 腸内常在菌叢最優勢種 / ポリアミン産生乳酸菌
Outline of Annual Research Achievements

様々な生物の健康寿命延伸に大きく寄与しているポリアミンの大腸腸管内腔における濃度は最大で数 mMであり、このポリアミンは腸内細菌由来である。したがってその最適化には、ヒト腸内に優勢に存在する菌種のポリアミン生合成機構の解明が必要である。そこで、ヒト腸内常在菌叢最優勢8位の菌種であり、遺伝子操作が可能なBacteroides thetaiotaomicronを研究対象として、そのポリアミンの生合成機構の遺伝学的・生化学的解析を行った。B. thetaiotaomicronのポリアミン生合成系をBlast解析した結果、本菌はカルボキシスペルミジンを反応中間体とするスペルミジン生合成経路を有することが推定された。これらの推定スペルミジン生合成系を構成する遺伝子の機能検証の一環として、カルボキシスペルミジンをスペルミジンへと変換する酵素であるカルボキシスペルミジン脱炭酸酵素(CASDC) の生化学的解析を行った。精製CASDC-(His)6を用いてその酵素活性を解析したところ、カルボキシスペルミジンをスペルミジンへと変換する能力を有していた。また、Kmは48.8μM、kcatは345 (1/sec)であった。また、CASDCの酵素活性は基質であるカルボキシスペルミジンと生成物であるスペルミジンに阻害されることが明らかとなり、生成物であるスペルミジンによるCASDCの酵素活性のフィードバック阻害を通じたポリアミンホメオスタシスの存在が示唆された。
さらに、腸内で著量のポリアミンを産生し、直接ポリアミン濃度を上昇させるプロバイオティクスの開発を目的として、食品由来乳酸菌のポリアミン産生量を解析したところ、石川県産発酵食品「かぶらずし」から分離された乳酸菌Lactobacillus curvatus KP3-4が、プトレッシンを1 mM以上の高濃度で産生することを発見した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Development of a new chromogenic method for putrescine quantification using coupling reactions involving putrescine oxidase2020

    • Author(s)
      Sugiyama Yuta、Ohta Hirokazu、Hirano Rika、Shimokawa Hiromi、Sakanaka Mikiyasu、Koyanagi Takashi、Kurihara Shin
    • Journal Title

      Analytical Biochemistry

      Volume: 593 Pages: 113607~113607

    • DOI

      10.1016/j.ab.2020.113607

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A polyamine-independent role for S-adenosylmethionine decarboxylase2019

    • Author(s)
      Li Bin、Kurihara Shin、Kim Sok Ho、Liang Jue、Michael Anthony J.
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 476 Pages: 2579~2594

    • DOI

      10.1042/BCJ20190561

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Genetic Analyses of Polyamine Transport and Biosynthesis in the Dominant Human Gut Microbes2019

    • Author(s)
      Shin Kurihara
    • Organizer
      ゴードン研究会議(ポリアミン)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 腸内細菌のポリアミン代謝・輸送機構の解明2019

    • Author(s)
      栗原 新
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部例会
    • Invited
  • [Presentation] 腸内シンビオシスの分子機序解明とその高度応用展開2019

    • Author(s)
      栗原 新
    • Organizer
      公益財団発酵研究所 第13回助成研究報告会
    • Invited
  • [Presentation] 腸内細菌のポリアミン代謝・輸送機構の解明2019

    • Author(s)
      栗原 新
    • Organizer
      日本農芸化学会大会2019年度大会
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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