Molecular Mechanisms Underlying How the Flagella of Gut Commensal Bacteria Avoid Inflammatory Responses

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05369
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: Kajikawa Akinobu 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (30646972)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 乳酸菌 / 運動性 / べん毛 / 免疫 / 腸内細菌 / 共生

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate at the molecular level why motile lactic acid bacteria (LAB) symbiotic in the animal gut possess the flagellar antigen "flagellin," which can be recognized by the host immune system, yet do not induce inflammation. The authors demonstrated through experiments using recombinant proteins and recombinant LAB that the flagellin of motile LAB does not trigger inflammation due to specific amino acid sequences in the receptor recognition site. Furthermore, we hypothesized that the glycosylation of flagellin stabilizes the flagellar filaments of motile LAB, which contributes to avoiding inflammatory responses. To prove this, we successfully constructed mutant strains lacking glycosylation genes.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、ヒトを含む動物の腸管に生息する乳酸菌のべん毛が腸管内で炎症を引き起こすことがない理由を探るものであった。乳酸菌は元々腸管内に生息するものや、発酵食品あるいはサプリメントとして積極的に摂取されるものもある。しかし、乳酸菌の安全性は経験的に知られているものであって、必ずしも科学的な根拠に基づいている訳ではない。また、近年では腸内細菌が想像以上に我々の健康に深く関わることが分かってきており、腸内細菌やそれに影響を与える乳酸菌について理解を深めることは重要な課題である。本研究は運動性乳酸菌が腸管内でどのように宿主との共生関係を築いているかを理解するうえで重要な知見を与えるものであった。