2023 Fiscal Year Annual Research Report
食物繊維レスポンダーに特徴的なマイクロバイオーム・遺伝子・酵素の解明
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22K14810
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
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) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 腸内細菌 / 食物繊維 / 遺伝子 / 代謝物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食物繊維は多彩な保健効果を持つが、食物繊維の保健効果が得られるヒト「レスポンダー」と得られないヒト「ノンレスポンダー」が存在する。両者の差異は、腸内細菌叢が担うと考えられているが、その分子基盤は不明である。本研究は、グルコマンナンをモデル食物繊維として、レスポンダー特異的に検出あるいは優勢化する腸内細菌種を単離・同定し、食物繊維の資化機構と資化により生じる代謝物の産生機構（レスポンダー/ノンレスポンダーの決定を担う機構）を遺伝子・タンパク質レベルで解明することを目的とした。
健常成人の糞便をグルコマンナン添加培地で培養し、培養前後の腸内細菌叢ならびに代謝物を評価した。メタボローム解析の結果、グルコマンナン添加によりプロピオン酸を含む複数の短鎖脂肪酸が増加した。菌叢解析の結果、グルコマンナン添加により複数の細菌属において占有率の変化が認められた。以降、占有率が増加し、複数の保健効果が報告されているParabacteroides sp.に着目した。本菌の増加の程度は糞便ドナー毎に異なっていたことから、本菌がグルコマンナンに対するレスポンダーとノンレスポンダーの差を担うことが示唆された。
Parabacteroides sp.のグルコマンナン分解・資化の分子機構を解明すべくグルコマンナン分解活性を持つタンパク質を推定し、組換え酵素を用いた評価を行った。この結果、グルコマンナンを含むβ-マンノシドを特異的に分解した。一方で、半合成培地を用いた培養実験の結果、本菌は単独でグルコマンナンを資化出来なかった。すなわち、他の腸内細菌種と協働してグルコマンナンを資化し、優勢化すると予想された。最終年度に同菌の遺伝子破壊系の構築に成功したため、グルコマンナン存在下で本菌の生育促進を担う腸内細菌の同定、共培養時のグルコマンナン分解酵素の機能解明を展開する予定である。
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