2019 Fiscal Year Research-status Report
嫌気性菌Bifidobacterium属細菌のO2感受性メカニズムの解明
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19K07564
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
川崎 信治 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (50339090)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嫌気性菌 / ビフィズス菌 / クロストリジウム菌 / 乳酸菌 / 活性酸素 / O2感受性 / H2O2感受性 / 酸素感受性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は嫌気性菌のO2感受性機構の解明を目的として、偏性嫌気性菌のクロストリジウム菌やビフィズス菌を用いて研究を行っている。ビフィズス菌は乳児腸内菌叢の優占種であり、高いプロバイオティクス効果を持つ。健康や医療分野での利用が期待されるが、高いO2感受性をもつが故に産業利用が困難である。これまでに高いプロバイオティクス活性を持つ乳児由来のビフィズス菌:Bifidobacterium infantisが低濃度のO2下で生育が著しく阻害されることを見いだし、本菌株からO2感受性の原因となる活性酸素H2O2を生成する酵素の同定に成功した。また本酵素をコードする遺伝子をO2耐性株のB. minimumに導入したところ、O2感受性が付与された。本結果から、1つの酵素反応がビフィズス菌のO2感受性を左右する可能性を推定し、現在研究を進めている。
初年度は、O2に高い感受性を示すビフィズス菌のO2感受性に関与する原因酵素の同定を目的として研究を行った。申請者は前述の乳児主要腸内菌のO2高感受性株:B. infantisを用いてきたが、他にもB. adolescentisが高いO2感受性を示すことを見いだしている。そこで、B. infantisで同定された酵素系の共通性をB. adolescentisを用いて比較解析することで、その共通性と多様性に関する知見の獲得を目指した。現在までに、B. adolescentisのO2に対する生育挙動、H2O2生成酵素の精製とその同定に着手し、比較的順調に研究結果が得られている。引き続き、その完全解明を目指して研究を進める方針である。
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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
初年度は、O2に高い感受性を示すビフィズス菌のO2感受性に関与する原因酵素の同定を目的として研究を行った。申請者らの過去の研究から、O2高感受性株として、B. infantis、B. adlescentisを見いだしている。B. infantisについては、一定の研究成果が得られたことから、B. adolescentisを用いて、B. infantisにて得られた知見の共通性と多様性に関する調査を行った。まずは培養実験を通じて、過去の研究に類似したB. adolescentisがO2に対する高い感受性をもつことを観察した。H2O2生成酵素の精製とその同定に関しては、まだ未発表のため詳細は記載できないが、比較的順調に研究結果が得られている。引き続き、その完全解明を目指して研究を進める方針である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はB. adolescentisのO2高感受性について、さらなる知見の獲得と再現性の取得を行い、学会や国際誌への発表を目指す方針である。次の課題として、申請者らが同定したB. infantisのH2O2生成型NADPH oxidase(NPOX)のオルソログ(相同性タンパク質)に着目する。本酵素をコー ドする遺伝子はゲノム解読済みのビフィズス菌株の全てに保存されている。O2耐性株のB.minimumや微好気性株のB.boumでは、O2培養下でH2O2 生成が検出されないことから、O2耐性株が保持するNPOXオルソログはO2との反応性が弱い、もしくはO2により遺伝子発現が誘導されない可能性が推定される。またO2耐性株は優れたH2O2分解酵素活性を保持する可能性も推定される。そこでH2O2生成酵素とH2O2分解酵素の機能性の違いを感受性株、耐性株の両菌株間で比較解析することにより、ビフィズス菌のO2感受性メカニズムを解明する。最終的に研究成果を統合して、O2に高い感受性を示すが故に産業上で未利用の有用菌種の育種開発に貢献することを目標とする。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたタンパク質解析用機器の選定に遅れが生じ、改めて研究手法の検討を行う予定に変更したため、次年度使用額に変更が生じました。本年度に改めて最適な研究手法の検討を行います。
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