ポリアミンを指標にした腸内微生物群制御による腸内環境コントロール

• Project/Area Number: 07J13037
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology (2009); The Institute of Physical and Chemical Research (2007-2008)
• Principal Investigator: 栗原 新 Kyoto Institute of Technology, 工芸科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ポリアミン / プトレッシン / 腸内細菌 / 大腸菌 / トランスポーター / エクスポーター / 調節タンパク / 遺伝子破壊株コレクション / スペルミジン / 大陽菌 / swarming / quorum sensing / 代謝系 / インポーター / 遊走

Research Abstract

大腸内でポリアミン濃度を上昇させるためには、腸内細菌の持つポリアミン放出系とポリアミン吸収系の双方を制御する必要がある。そこで、今年度はモデル生物大腸菌を用い、ポリアミン放出系とポリアミン吸収系の同定を進めた。その結果、吸収系と放出系共に新規のものをほぼ同定した。吸収系すなわちインポーターについては、YeeFが新規プトレッシンインポーターであることが確認された。YdcSTUVについては嫌気条件で作用するインポーターであることを示すデータを得ており、腸内環境下での作用も期待でき、現在詳細に解析中である。プトレッシン放出系については、大腸菌網羅的遺伝子破壊株コレクションから輸送系遺伝子破壊株について158株を取得し実験を試みた。その結果、細胞プトレッシン濃度が他と比較して著しく低いsapD破壊株、sapF破壊株を見出した。sapDとsapFはsapBCDFオペロンを形成していたので、現在sapBCDFオペロンに注目して、遺伝子破壊株、遺伝子相補株を作製し、細胞外ポリアミン濃度を測定したところ、遺伝子破壊株では細胞外プトレッシン濃度が低く、野生株、遺伝子相補株においては細胞外プトレッシン濃度が高かった。また、大腸菌の主要なプトレッシン分解系の抑制因子である調節タンパク質PuuRがpuuDの上流域に結合することを明らかとした。このことは、PuuRのpuuDの上流域への結合を活性化する成分が重要なポリアミン濃度制御物質(腸管内でポリアミン濃度を上昇させる成分)となりうる可能性を示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Putrescine importer PuuP of Escherichia coli K-12 (2009)
  • Author(s): 栗原新
  • Journal Title: Journal of Bacteriology 191(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dependence of swarming in Escherichia coli K-12 on spermidine and the spermidine importer (2009)
  • Author(s): 栗原新
  • Journal Title: FEMS microbiology Letters (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] γ-GLUTAMYLPUTRESCINE SYNTHETASE IN THE PUTRESCINE UTILIZATION PATHWAY OF ESCHERICHIA COLI K-12 (2008)
  • Author(s): 栗原新
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 283 Pages: 19981-19990
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸菌のγ-グルタミル中間体を経由する新規プトレッシン代謝系に関する研究 (2009)
  • Author(s): 栗原新、鈴木秀之
  • Organizer: 東京慈恵医科大学学外共同シンポジウム「ポリアミンと核酸の共進化」第8回合同シンポジウム(招待講演)
  • Place of Presentation: 東京都港区
  • Year and Date: 2009-09-12
• [Presentation] Polyamine importers, including a novel putrescine importer, required for swarming induced by extracellular polyamines in Escherichia coli K-12. (2009)
  • Author(s): 栗原新、鈴木秀之、押田麻由、壺井雄一、小笠勇馬、辨野義己
  • Organizer: 11^<th> INTERNATIONAL CONGRESS ON AMINO ACIDS, PEPTIDES AND PROTEINS
  • Place of Presentation: オーストリア・ウィーン
  • Year and Date: 2009-08-05
• [Presentation] Polyamine importers, including a novel putrescine importer, required for swarming induced by extracellular polyamines in Escherichia coli K-12. (2009)
  • Author(s): 栗原新、鈴木秀之、押田麻由、壺井雄一、小笠勇馬、辨野義己
  • Organizer: 2009年ポリアミンに関するゴードン会議
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・ニューハンプシャー州
  • Year and Date: 2009-06-24
• [Presentation] 大腸菌のγ-グルタミルプトレッシン合成酵素の性質と生理的意義 (2009)
  • Author(s): 栗原新
  • Organizer: 日本ポリアミン研究会第23回研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-01-15
• [Presentation] γ-Glutamylputrescine synthetase (PuuA) in the putrescine utilization pathway of Escherichia coli K-12 (2008)
  • Author(s): 栗原新
  • Organizer: 5^<th> Biennial Symposium on Polyamines in Parasites
  • Place of Presentation: デトロイト
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] 大腸菌のγ-グルタミル中間体を経るプトレッシン代謝系 (2008)
  • Author(s): 栗原新
  • Organizer: 日本農芸化学会関西支部2008年度支部例会(第454回講演会)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-05-31
• [Presentation] 大腸菌のプトレッシン誘導性γ-アミノ酪酸アミノトランスフェラーゼ (2007)
  • Author(s): 栗原 新
  • Organizer: 第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] A novel putrescine degradation pathway involves γ-glutamylated intermediates in E.coli (2007)
  • Author(s): 栗原 新
  • Organizer: ゴードン会議ポリアミン2007 ショートトーク
  • Place of Presentation: 米国・ニューハンプシャー州
  • Year and Date: 2007-06-18