2014 Fiscal Year Annual Research Report
神経伝達物質により増殖促進する乳酸菌の機構解明と新概念ニューロバイオティクス提唱
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25712032
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
遠野 雅徳 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産草地研究所家畜飼養技術研究領域, 主任研究員 (50547718)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 微生物 / 畜産学 / 乳酸菌 / ゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、腸管神経系とプロバイオティック乳酸菌の関係を追究する新領域創成を目指して、ゲノム科学と分子生物学的手法の高度有効利用による本増殖促進作用の機構解明を目指している。これにより、神経伝達物質認識性乳酸菌による腸内細菌叢の悪化を予防・改善する新発想の機能性食品・飼料の創成に資する。
昨年度までに得られていたPacBio RSによる神経伝達物質認識性乳酸菌Lactobacillus plantarum TO1002株のゲノム配列について、Illumina Hiseq 2000で得られた遺伝子配列による補正情報解析を複数回実施し、確度の高い約3.3Mbの完全環状染色体と約0.1Mbのプラスミド様染色体情報の中から、約3100個の推定構造遺伝子を同定に成功した。興味深いことに、他の菌属で同機構に関与していると報告例のあるTwo-component system関連の遺伝子が複数個見出された。さらに、神経伝達物質非認識性乳酸菌株である同種異株のWCFS1株を含む合計3株のゲノム上には見られない複数の遺伝子も発見した。今後は、遺伝子変異による機能発現の有無の可能性も拡大検討しながら、引き続き各遺伝子破壊株のライブラリを充実させることにより、同機構の完全解明を目指す。
さらに、同種間だけでなく異種間の比較ゲノム解析により、同機構に関与する遺伝子の網羅的探索に繋げるため、リファレンス乳酸菌菌種として、Lactobacillus oryzae, Lactobacillus hokkaidonensis及びWeissella oryzaeのコンプリートないしドラフトゲノムの解読に成功した。今後、これらの遺伝子情報に加えて、オープンソース化されている他の乳酸菌種のゲノム情報も活用することにより、同機構に関与する遺伝子分布や一連の機構発現メカニズムの解明が期待される。
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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
本研究における大きな課題であった神経伝達物質認識性乳酸菌Lactobacillus plantarum TO1002株のゲノム情報を極めて確度の高いレベルで完全解読することに成功できている。また、本研究の中においてTO1002株以外の神経伝達物質認識性乳酸菌株のゲノム情報を幸運にも複数個得られており、想定外のプラス成果として有効活用できる状況になっている。本機構に関与する責任遺伝子の知財化も見据えながら、慎重に各遺伝子破壊株のライブラリを充実させると同時に、複数個の責任遺伝子が同時関与する可能性アイデアも生まれてきた事から、新たな課題としてランダム変異株の作成計画への対応も実施済であり、概ね順調な研究進捗状況と評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ゲノム情報を活用した菌種・菌株間パンゲノム解析による神経伝達物質認識機能に関わる遺伝子の同定を目指し、引き続き、これまで得られている有効な遺伝子情報を最大限活用し、次世代シークエンス解析と詳細なバイオインフォマティクス解析を実施する。菌種から菌株レベルに至るまでの新機能の相違をゲノムレベルで追究する。また、推定責任遺伝子破壊株やランダム変異株をエレクトロポレーション法で作成し、作用機構解明に向けたライブラリを充実させることにより、神経伝達物質に対する応答の違いを比較検討する。さらに、大腸菌等の所謂悪玉菌との競合阻害試験を展開することにより、in vivo試験を見据えた基礎的データの収集を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究計画当初は、研究補助員の雇用を計画していたが、所属組織の人事異動等により、急遽、研究代表者の研究室組織体制の変更が生じたことから、研究補助員の補充予算を次年度以降に繰越をし、質の高い研究補助員のマッチングを目指すこととした。また、微生物培養試薬や分子生物学的試薬等の一般消耗品購入を予定していた予算についても、幸い実験の成功と効率化により予算執行に猶予を得る事ができたため、一部について次年度に繰越をした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究補助員の雇用予算を当初の予定通り執行しつつ、次年度に購入予定とした一般消耗品等の購入を進める。
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Research Products
(3 results)
