2023 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 / ビフィズス菌 / 母乳オリゴ糖 / ムチン糖鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腸内細菌およびその代謝物が宿主の健康に大きく関与することが知られている一方で、腸内細菌叢の形成機構については未解明な点が多く残されている。本課題では、乳児期の菌叢形成過程に特に着目し、そのメカニズムを細菌代謝機能の観点および生態学的観点から解明することを目的とした。また本研究の過程で、これまでに知られていなかった新しい糖質分解酵素を発見したため、その酵素機能解析や生体内における機能解析を行った。
１）乳児期における菌叢形成：母乳栄養児の腸管におけるビフィズスフローラ形成には、人乳に3番目に多く含まれるオリゴ糖成分（母乳オリゴ糖）が選択的増殖因子として機能している。本研究において、母乳オリゴ糖トランスポーターを解析したところ、僅か数アミノ酸残基の差異によって当該ホモログ間に異なる基質特異性が付与されていることが明らかとなった。その分子基盤を構造解析や生化学的解析で明らかとするとともに、メタゲノムデータベース解析を行うことで、高い母乳オリゴ糖取込み能を有するバリアントが授乳期にのみ濃縮されていること、またその傾向は離乳と共に消失することを見出した。また、ビフィズスフローラ形成に先住効果が強く働いていることを生態学的観点から明らかとした。
２）新規な糖質分解酵素：腸管におけるムチン糖鎖の非還元末端は高度に硫酸化されており、その分解にはスルファターゼが関与するとされてきた。しかしながら、新規な酵素として硫酸化糖(6-O-硫酸化N-アセチルグルコサミン)を遊離させるスルフォグリコシダーゼをビフィズス菌に見出した。ヒト糞便解析やノトバイオートマウスを用いた解析からも本酵素が実際の腸管内において機能していることを確認すると共に、構造機能解析を行うことで腸内細菌における新しいムチン分解機構を提唱した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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