乳酸菌のロイテリン産生経路における分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15580241
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 畜産学・草地学
• 研究機関: 麻布大学
• 研究代表者: 森田 英利 麻布大学, 獣医学部, 助教授 (70257294)
• 研究分担者: 加藤 行男 麻布大学, 獣医学部, 助教授 (00224551) ; 吉村 哲彦 財団法人山形県企業振興公社, 生物ラジカル研究所, 副所長 (70271517)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: Lactobacillus reuteri / プロバイオティクス / ロイテリン / グリセロール代謝 / pduオペロン / アデノシルコバラミン / pdu(propanediol utilization)オペロン / reuterin / pdu cluster

研究概要

Lactobacillus reuteri JCM 1112^Tの全ゲノム情報から抗菌物質であるロイテリン(reuterin)産生能、すなわちグリセロール代謝系のpdu(propandiol utilization)オペロンを有していた。ロイテリンは広い抗菌スペクトルを示すことから、腸内細菌叢のバランス改善や腸管感染症防御においてL.reuteriのロイテリン産生能は重要な性質と考えられている。ロイテリンは主に、glycerol dehydratase(GD:EC.4.2.1.30)と1,3-propanediol dehydrogenase(PD:EC.1.1.1.202)が関与する反応系の中間物質3-hydroxypropionaldhydeを指す。
本研究ではL.reuteri JCM 1112^Tにおけるロイテリン産生系路の分子機構の解明を目的として、本菌株の全ゲノム解析データからロイテリン産生に関与する遺伝子群を検索し、機能予測、パスウェイ解析および比較ゲノム解析を行った。pduオペロンを構築する全遺伝子のDNA配列とアミノ酸配列を推測し、そのGD遺伝子をコードしていると考えられる配列をクローニングした。そして、GD活性を測定し、lg菌体タンパク量当り250Uの活性を確認した。他の菌株のゲノムに対し同プライマーでPCRしたところ、構成遺伝子の並びの違うものが確認され、DNA配列が異なりPCR断片が増幅されてこないものがあった。L.reuteri JCM 1112^Tには、アデノシルコバラミン合成系であるcob/cbiが存在した。グリセロール代謝に重要なGDを含むpduオペロン、PD遺伝子およびcob/cbi遺伝子群は共にori付近に存在していた。これは、これらの遺伝子が、L.reuteri JCM 1112^Tにおいて重要であることを示唆するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Gene Clustering for Reuterin Production in the Probiotic Bacterium Lactobacillus reuteri JCM1112^T and its Functional Importance for Viability in the Mammalian Gastrointestinal Tract (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, H. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of International Symposium : New Challenges in Functional Microbiology and Biotechnology ページ: 127-132
• [雑誌論文] Lactobacillus reuteri JCM 1112^TとLactobacillus fermentum IFO 3956の比較ゲノム (2004)
  • 著者名/発表者名: 森田英利, 鈴木武人, 加藤行男, 村上賢, 吉村哲彦, 他
  • 雑誌名: 生物工学会誌 82 ページ: 426-427
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gene clustering for reuterin production in the probiotic bacterium Lactobacillus reuteri JCM 1112^T and its functional importance for viability in the mammalian gastrointestinal tract (2004)
  • 著者名/発表者名: Morita H., Masaoka T., Horikawa H., Oshima K., Suzuki T., Chinone S., Wada T., Arishima K., Kiuchi A., Sakata R., Shino M., Naito H., Saito Y., Nishita T., Kanemaki N., Takizawa T., Kato Y., Murakami M., Fukuyama M., Kishikawa S., Hisamatsu S., Shiba T., Yoshimura T., Hattori M.
  • 雑誌名: New Challenges in Functional Microbiology and Biotechnology 1 ページ: 127-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comparative genomics of Lactobacillus reuteri JCM 1112^T and Lactobacillus fermentum IFO 3956 (2004)
  • 著者名/発表者名: Morita H., Suzuki T., Murakami M., Kato Y., Yoshimura T., Hattori M.et al.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 82 ページ: 426-427
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Gene clustering for reuterin production in the probiotic bacterium Lactobacillus reuteri JCM 1112^T and its functional importance for viability in the mammalian gastrointestinal tract (2004)
  • 著者名/発表者名: Morita H., Masaoka T., Horikawa H., Oshima K., Suzuki T., Chinone S., Wada T., Arishima K., Kiuchi A., Sakata R., Shino M., Naito H., Saito Y., Nishita T., Kanemaki N., Takizawa T., Kato Y., Murakami M., Fukuyama M., Kishikawa S., Hisamatsu S., Shiba T., Yoshimura T., Hattori M.
  • 雑誌名: New Challenges in Functional Microbiology and Biotechnology ページ: 127-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lactobacillus reuteri JCM1112^TとLactobacillus fermentum IFO3956の比較ゲノム -ロイテリン産生経路における分子機構に着目して- (2004)
  • 著者名/発表者名: 森田英利, 他
  • 雑誌名: 生物工学会誌 82巻・9号 ページ: 426-427
  • NAID: 110002913288
• [図書] プロバイオティクスとバイオジェニクス -科学的根拠と今後の開発展望-(伊藤喜久治 編集代表) (2005)
  • 著者名/発表者名: 森田英利, 政岡俊夫
  • 出版者: 株式会社 エヌ・ティー・エス(印刷中)
• [図書] ゲノミクス・プロテオミクスの新展開-生物情報の解析と応用- (2004)
  • 著者名/発表者名: 森田英利, 政岡俊夫
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] ゲノミクス・プロテオミクスの新展開 -生物情報の解析と応用-(今中忠行 監修) (2004)
  • 著者名/発表者名: 森田英利, 政岡俊夫
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 株式会社 エヌ・ティー・エス
• [産業財産権] 1,3-プロパンジオール及び/又は3-ヒドロキシプロピオン酸を製造する方法 (2005)
  • 発明者名: 森田英利ら
  • 権利者名: 森田英利ら
  • 公開番号: 2005-304362
  • 出願年月日: 2005
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 1,3-プロパンジオール及び3-ヒドロキシプロピオン酸を製造する方法 (2005)
  • 発明者名: 森田英利ら
  • 権利者名: 森田英利ら
  • 公開番号: 2005-278414
  • 出願年月日: 2005
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] ラクトバチルス・ロイテリを有効成分とする免疫調節剤および免疫調節食品 (2005)
  • 発明者名: 森田 英利, 他
  • 権利者名: 丸大食品(株), 森田 英利
  • 産業財産権番号: 2005-042040
  • 出願年月日: 2005-02-18
• [産業財産権] 食中毒菌感染を抑制する乳酸菌、ならびにそれを含む発酵物、食品及び医薬組成物 (2004)
  • 発明者名: 森田英利ら
  • 権利者名: 森田英利ら
  • 産業財産権番号: 2004-380648
  • 出願年月日: 2004
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 1,3-プロパンジオール及び3-ヒドロキシプロピオン酸を製造する方法 (2004)
  • 発明者名: 森田 英利, 他
  • 権利者名: (株)日本触媒, 森田 英利他
  • 産業財産権番号: 2004-124524
  • 出願年月日: 2004-04-20