2021 Fiscal Year Annual Research Report
Enzymatic insight into the microbiota formation in infant guts
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21H02116
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
片山 高嶺 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (70346104)
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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)
奥田 修二郎 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
北岡 本光 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60353984)
杉山 友太 群馬大学, 食健康科学教育研究センター, 助教 (80908749)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 共生 / 母乳オリゴ糖 / 転写因子 / ビフィズス菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の腸内細菌研究の発展は目覚ましいが、申請者のように腸内細菌側からアプローチする研究例は少数であり、ほとんどの研究は宿主動物側からのアプローチである。宿主側からの研究ではオミクス技術が多用されているが、それだけで細菌の生理機能や代謝機能を理解するのは難しい。無論、オミクス技術が果たしてきた役割は大きいが、結果として現在の腸内細菌研究は、16S rRNA遺伝子解析による細菌叢の把握やメタゲノムデータ解析による代謝機能推定に依存する傾向があると感じられる。本研究では、ビフィズス菌の母乳オリゴ糖代謝に関わる遺伝子群に着目し、その構造機能を詳細に明らかとすることでホモログ間の機能的差異を明らかとすること、実際にその機能的差異が菌叢形成に影響を与えていることを明らかとすることを試みている。2021年度においては、ラクト-N-テトラオーストランスポーターおよび転写因子NagRに着目して研究を進めた。その結果、母乳オリゴ糖トランスポーターGltAにおいては、ラクト-N-テトラオースを効率よく取込むバリアントと取込むことのできないバリアントが存在しており、その機能的差異が３アミノ酸配列の差異によって決定されることをin vitroで明らかとした。高効率取込みタイプのバリアントは乳児糞便サンプルにおいて濃縮されており、離乳と同時に低効率取込みタイプのバリアントと量的差異が無くなることを見出した。また、Bifidobacterium infantisの母乳オリゴ糖代謝遺伝子のグローバルレギュレーターとしてNagRを同定した。nagR変異株においては、多くの母乳オリゴ糖代謝遺伝子の転写が上昇しており、NagRがリプレッサーとして機能していることが明らかとなった。
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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
ラクト-N-テトラオーストランスポーターに関する成果に関しては、一度論文を投稿したものの不採択となったため、現在、データを追加している。転写因子NagRについては論文を投稿中である。以上の結果から、おおむね順調に進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
6-スルホ-N-アセチルグルコサミン残基に作用するスルホグルコシダーゼに注力する予定である。多様な腸内細菌の代謝経路や酵素を一つ一つ解析することは労力と時間を必要とするが、現在のホモログ解析よりもう一歩進んだインフォマティクス解析の必要性を提示することが必要であると考えている。文科省ロードマップ2020に採択されたヒューマングライコームプロジェクト中で糖鎖データベース構築が主要な課題となっていることからも、今後、糖鎖関連酵素の構造・生理機能解析、およびデータベース化が益々重要になると期待される。 本課題が腸内細菌研究の新しいフレームワークとなることを期待している。
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[Journal Article] Diversification of a Fucosyllactose Transporter within the Genus Bifidobacterium2022
Author(s)
Ojima Miriam N, Asao Yuya, Nakajima Aruto, Katoh Toshihiko, Kitaoka Motomitsu, Gotoh Aina, Hirose Junko, Urashima Tadasu, Fukiya Satoru, Yokota Atsushi, Abou Hachem Maher, Sakanaka Mikiyasu, Katayama Takane
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Journal Title
Applied and Environmental Microbiology
Volume: 88
Pages: e0143721
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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