ビフィズス菌-ヒト共生システムの理解を目指した系統的遺伝子破壊株の作製とその解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25292048
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 鈴木 徹 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (20235972)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片山 高嶺 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (70346104) ; 福田 真嗣 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科, 特任准教授 (80435677)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 微生物 / 腸内細菌 / ビフィズス菌 / 腸内フローラ / 遺伝子破壊 / 逆遺伝学 / ミルクオリゴ糖 / 共生細菌

Outline of Annual Research Achievements

我々が開発したビフィズス菌の遺伝子破壊法を用い、ビフィズス菌の腸内環境に対する適応戦略に関わる可能性のある遺伝子群の系統的破壊を試みた。ビフィズス菌は大腸下部に到達するまでに、酸素や低pH、胆汁酸、浸透圧など様々な環境に適応することが考えられる。ビフィズス菌の環境適応能を解明するために、私たちは環境適応に必要とされる二成分制御系に着目した。本研究では、二成分制御系のRR遺伝子の破壊株を取得し、トランスクリプトーム解析を行うことで、Bifidobacterium longum NCC2705株の環境応答メカニズムを明らかにすることを目的とした。
9つのRR遺伝子の上流配列と下流配列それぞれ約1 kbの間にスペクチノマイシン耐性遺伝子となる配列を温度感受性プラスミドpKO403に組み込み、NCC2705 pyrEへ形質転換した。プラスミドと染色体上で2回相同組換えを起こし、RR遺伝子がスペクチノマイシン耐性遺伝子と置き換わることで破壊株取得を試みた。得られた破壊株を用いて、低pH、胆汁、高浸透圧環境下における生存率を比較した。トランスクリプトーム解析は、MRS培地で生育した破壊株およびコントロール株のmRNAを用いて行った。
NCC2705株にコードされている9つのRR遺伝子のうち7つの破壊株が取得できた。このうち、ΔBL0005株は73個の遺伝子の発現を一挙に変動させた。この中には８つの転写因子が含まれていた。この変異株は、酸素耐性、酸耐性、胆汁酸耐性、浸透圧耐性といった菌が経口摂取された後、大腸に定着するまでに必要な一連の機能を失ったことから、BL0005遺伝子はビフィズス菌が腸内に定着するために必要だと考えられる環境適応を統括してコントロールするマスタースイッチで有ると結論した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。