Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
腸内細菌が産生する多様な代謝物は、腸管を越えて宿主臓器機能に様々な影響を与えていることが知られる。一方で、腸管は硫黄代謝の主要な場であるが、腸内細菌が産生する硫黄代謝物に対する検討は殆どなされていない。そこで、本研究では硫黄代謝物として超硫黄分子に着目し、腸内細菌における超硫黄分子の産生酵素の同定および腸内細菌による超硫黄分子の産生機構の解明を目指す。本研究成果は、宿主-腸内細菌間の相互作用研究における新たな分子基盤の解明と超硫黄分子に対する新たな研究アプローチの提供に繋がる。
昨年度は超硫黄分子高産生菌として Ruminococcaceae科やLachinospiraceae科に属するAnaerotruncus colihominis、Clostridium bolteae、Dorea longicatenaを選定してそれら腸内細菌のWhole Genome Sequencingを実施することで超硫黄分子産生酵素の候補遺伝子を探索した。本年度はWhole Genome Sequencingの解析結果から硫黄代謝に関与している酵素で３菌種に共通する遺伝子を同定し、それらの遺伝子が超硫黄分子産生酵素であるかを確認するために、Keio Collectionから、それらの遺伝子を欠損させた大腸菌株を購入して、超硫黄分子のひとつであるシステインパースルフィドの産生量を測定した。その結果、いずれの遺伝子欠損株でもシスチンを基質にした際のシステインパースルフィドの産生量の減少は観られなかった。一方で超硫黄分子産生酵素の局在を調べた結果、細胞膜上に局在する腸内細菌と細胞質内に局在する腸内細菌が存在することが明らかになった。また、超硫黄分子の低産生菌に対して 超硫黄分子産性能が向上するような環境刺激を探索した結果、特定の腸内細菌種が酸化ストレス刺激により超硫黄分子産生能が大幅に向上することを明らかにした。増加したタンパク質やmRNAをプロテオーム解析とRNAseqを用い解析した結果、硫黄代謝に関連する酵素やタンパク質も含めて多くのタンパク質・遺伝子群の変動が確認された。これらの結果から腸内細菌における超硫黄分子産生酵素の局在は腸内細菌の菌種によって異なることが明らかとなり、局在による違いが超硫黄分子の産生量の違いに関与している可能性が示唆された。また、環境刺激により超硫黄分子産生能が向上したことから、超硫黄分子は腸内細菌の環境ストレス制御に寄与している可能性が示唆された。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022
All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 2 results)
YAKUGAKU ZASSHI
Volume: 144 Issue: 1 Pages: 47-50
10.1248/yakushi.23-00162-2
