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Optimization of polyamine levels in the intestinal tract by controlling gut microbiota using lactic acid bacteria from traditional fermented foods

Research Project

Project/Area Number 20H02908
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38020:Applied microbiology-related
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

Kurihara Shin  近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (20630966)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小柳 喬  石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (20535041)
芦田 久  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (40379087)
松本 光晴  協同乳業株式会社研究所, 研究所, 主幹研究員 (50505972)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywordsポリアミン / 発酵食品 / Latilacto. curvatus / Staphy. epidermidis / かぶらずし / みそ / 発酵食品由来細菌 / プロバイオティクス / 酒粕 / プトレッシン / 乳酸菌 / 腸内細菌 / Latilactobacillus / Staphylococcus / 代謝産物
Outline of Research at the Start

「もう一つの臓器」と呼ばれる腸内常在菌叢を適切に制御し「病気の発信源」である大腸内の環境を最適化することは、健康寿命の延伸に大きく貢献する。本研究課題では腸内常在菌叢の主要な代謝産物であり、健康寿命の延伸に著効を示すことが近年明らかとなったポリアミンに注目し、ヒト腸内に優勢に存在する腸内細菌(ヒト腸内常在菌叢最優勢種)および伝統的発酵食品に由来する乳酸菌のポリアミン合成・輸送機構を遺伝子・タンパクレベルで解明する。次に同定した遺伝子の発現誘導によりポリアミンを高生産する技術を開発し、個別培養・混合培養・マウスモデルを用いて検証するとともに、宿主の健康増進効果を解析する。

Outline of Final Research Achievements

Polyamines are aliphatic hydrocarbons with terminal amino groups, and their consumption has been reported to extend the healthy life span of animals. In this study, two fermentation food-derived bacteria were isolated using our newly developed simple colourimetric determination method for polyamines. We then confirmed polyamine production in the host intestinal tract using gnotobiotic mice in which the isolated bacteria were colonized, and developed a drink containing high concentrations of putrescine by fermenting Sakekasu by the isolated bacteria. In addition, a culture method capable of culturing a wide range of predominant species of intestinal bacteria was improved, and and a polyamine biosynthesis pathway of Bacteroides thetaiotaomicron, an endogenous human gut bacterium, was analyzed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年世界中の研究者がポリアミン摂取の健康寿命延伸効果を報告しているが、ヒトにおいてはポリアミンを高濃度で含む食品素材が存在しないために、十分な摂取量を確保できていない。本研究で分離した食品由来細菌は、ノトバイオートマウス腸管内でポリアミン産生に寄与することが明らかとなったことから、上記課題の解決に繋がると考えられる。また、未解明の腸内細菌によるポリアミンの合成系について培養を伴う研究により、遺伝学的・生化学的な知見を得た。さらに、培養が困難なことが知られているヒト腸内常在細菌を網羅的に培養できる培養法を開発した。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Isolation of the high polyamine-producing bacterium <i>Staphylococcus epidermidis</i> FB146 from fermented foods and identification of polyamine-related genes2023

    • Author(s)
      SHIRASAWA Hideto、NISHIYAMA Chisato、HIRANO Rika、KOYANAGI Takashi、OKUDA Shujiro、TAKAGI Hiroki、KURIHARA Shin
    • Journal Title

      Bioscience of Microbiota, Food and Health

      Volume: 42 Issue: 1 Pages: 24-33

    • DOI

      10.12938/bmfh.2022-011

    • ISSN
      2186-3342
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] N-Carbamoylputrescine Amidohydrolase of Bacteroides thetaiotaomicron, a Dominant Species of the Human Gut Microbiota2023

    • Author(s)
      Shimokawa Hiromi、Sakanaka Mikiyasu、Fujisawa Yuki、Ohta Hirokazu、Sugiyama Yuta、Kurihara Shin
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: 1123-1123

    • DOI

      10.3390/biomedicines11041123

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Putrescine Production by Latilactobacillus curvatus KP 3-4 Isolated from Fermented Foods2022

    • Author(s)
      Hirano Rika、Kume Aiko、Nishiyama Chisato、Honda Ryosuke、Shirasawa Hideto、Ling Yiwei、Sugiyama Yuta、Nara Misaki、Shimokawa Hiromi、Kawada Hiroki、Koyanagi Takashi、Ashida Hisashi、Okuda Shujiro、Matsumoto Mitsuharu、Takagi Hiroki、Kurihara Shin
    • Journal Title

      Microorganisms

      Volume: 10 Issue: 4 Pages: 697-697

    • DOI

      10.3390/microorganisms10040697

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Health-Promoting Effects of Dietary Polyamines2021

    • Author(s)
      Hirano Rika、Shirasawa Hideto、Kurihara Shin
    • Journal Title

      Medical Sciences

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8-8

    • DOI

      10.3390/medsci9010008

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The importance of genetic research on the dominant species of human intestinal indigenous microbiota2021

    • Author(s)
      KURIHARA Shin
    • Journal Title

      Bioscience of Microbiota, Food and Health

      Volume: 40 Issue: 1 Pages: 19-26

    • DOI

      10.12938/bmfh.2020-011

    • NAID

      130007966550

    • ISSN
      2186-3342
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 発酵食品に由来するポリアミン高産生菌を用いたポリアミン含有飲料の開発2023

    • Author(s)
      児玉成美、中村花恵、白澤秀斗、梅田雅大、小栁喬、栗原新
    • Organizer
      日本ポリアミン学会 第13回年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] The importance of nutrition considering the function of the indigenous microbiota in the gut2022

    • Author(s)
      Shin Kurihara
    • Organizer
      22nd International Congress of Nutrition
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 食品成分を用いた腸内細菌叢の制御2022

    • Author(s)
      栗原新
    • Organizer
      第2回 腸内デザイン学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 腸内細菌のアミン化合物の産生機構とその機能2022

    • Author(s)
      栗原新
    • Organizer
      第34回微生物シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 発酵食品に由来するポリアミン高産生菌Staphylococcus epidermidis FB146のポリアミン関連遺伝子の同定2022

    • Author(s)
      白澤秀斗、西山知里、平野里佳、小栁喬、奥田 修二郎、高木宏樹、栗原新
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プトレッシンを産生する新規プロバイオティクス候補乳酸菌Latilactobacillus curvatus KP 3-4の分離と解析2022

    • Author(s)
      平野 里佳、本田 涼将、西山 知里、白澤 秀斗、下川 ひろみ、河田 明輝、凌 一葦、小栁 喬、芦田 久、奥田 修二郎、高木 宏樹、栗原 新
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 発酵食品由来ポリアミン高生産菌Staphylococcus epidermidisの分離と全ゲノム解析2021

    • Author(s)
      白澤 秀斗、西山 知里、平野 里佳、小栁 喬、高木 宏樹、栗原 新
    • Organizer
      2021年度日本乳酸菌学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] かぶらずし由来Latilactobacillus curvatus KP 3-4のプトレッシン産生機構の解明を目的とした全ゲノム解析2021

    • Author(s)
      平野 里佳、本田 涼将、西山 知里、白澤 秀斗、下川 ひろみ、河田 明輝、凌 一葦、小栁 喬、芦田 久、奥田 修二郎、高木 宏樹、栗原 新
    • Organizer
      2021年度日本乳酸菌学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 発酵食品に由来するポリアミン高産生菌Staphylococcus epidermidis FB146のプトレッシン産生機構の解明を目的とした全ゲノム解析2021

    • Author(s)
      白澤秀斗、西山知里、平野里佳、小栁喬、奥田 修二郎、高木宏樹、栗原新
    • Organizer
      日本ポリアミン学会 第12回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 発酵食品由来乳酸菌Latilactobacillus curvatus KP 3-4 はオルニチンデカルボキシラーゼを介してプトレッシンを合成する2021

    • Author(s)
      平野 里佳、本田 涼将、西山 知里、白澤 秀斗、下川 ひろみ、河田 明輝、凌 一葦、小栁 喬、芦田 久、奥田 修二郎、高木 宏樹、栗原 新
    • Organizer
      日本ポリアミン学会 第12回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 発酵食品に由来する高ポリアミン産生菌Staphylococcus epidermidisの分離と解析2021

    • Author(s)
      白澤 秀斗、平野 里佳、栗原 新
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Proteus mirabilisのプトレッシンエクスポーターPstSCABの同定2021

    • Author(s)
      平野 里佳、太田 宏一、杉山 友太、紺谷 優季、阪中 幹祥、栗原 新
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] かぶらずし由来プトレッシン産生乳酸菌Lactobacillus curvatus KP3-4の分離2020

    • Author(s)
      本田 涼将、白澤 秀斗、河田 明輝、平野 里佳、小栁 喬、芦田 久、栗原 新
    • Organizer
      日本乳酸菌学会2020年度大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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