2021 Fiscal Year Annual Research Report
Functional analysis and application of sulfoglycosidase from mucin-assimilating bacteria
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19K05789
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
加藤 紀彦 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (40724612)
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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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ムチン / O-glycan / 腸内細菌 / スルフォグリコシダーゼ / BbhII / Bifidobacterium bifidum / CBM / GH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Bifidobacterium bifidum由来スルフォグリコシダーゼBbhIIの組換え酵素を用いた結晶構造解析を行い、1.65オングストロームで6-硫酸化N-acetyglucosamine (GlcNAc-6S)との共結晶を得ることに成功した。また結晶構造の知見に基づき作製した変異体酵素のアッセイによって活性中心におけるGlcNAc-6Sの結合認識に関連するアミノ酸残基を同定した。一方、本酵素中のCBM32ドメインとGlcNAc-6Sの相互作用についてITC分析およびELISA分析によって結合パラメータや基質特異性を決定した。本結果は硫酸化糖鎖特異的なCBM32の最初の例である。さらには、CBM32のGlcNAc-6S残基への結合は本酵素のムチンへの作用において非常に重要な役割を果たしていることを見出した。また、２種類のスルフォグリコシダーゼ阻害剤を合成し、その効果についてin vitro解析によって確認した。さらにB. bifidumのマウス投与実験によって、腸管中の遊離GlcNAc-6S量の増加と、糞便中ムチン糖鎖の短鎖O-glycanの割合が有意に増加することを見出し、in vivoにおける本菌のムチン分解性が確認された。また、ヒト乳児糞便解析によってbbhII遺伝子量と遊離GlcNAc-6S量の間の正の相関性を見出した一方でヒト成人糞便中にはそれが有意ではなかったことから、遊離したGlcNAc-6Sの他菌による利用の可能性が示唆された。しかしさらなるin vitro培養実験、菌叢解析ならびにメタゲノムデータ解析の結果、GlcNAc-6S sulfatase遺伝子を有する菌種の増加が認められ、それらによるGlcNAc-6Sの利用が支持される結果を得た。一連の研究結果は腸内細菌によるムチンの分解メカニズムとその影響を明らかにする一助となると期待される
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