メタボロームのずれをミトコンドリア寄与で補正

• 研究課題/領域番号: 15K07363
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 北垣 浩志 佐賀大学, 農学部, 教授 (70372208)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: メタボローム / 発酵 / 酵母 / ミトコンドリア / メタボローム解析 / 呼吸 / 酸化還元 / PLSDA / 統計解析 / 有用物質生産

研究成果の概要

発酵産業で使われる酵母をはじめとする酵母は発酵が始まると極端な低酸素にさらされるため、ミトコンドリアが発達せず、その代謝は充分に調べられてこなかった。しかし我々はミトコンドリアも発酵初期には残存し、代謝に影響を与えていることを明らかにしたことから、ミトコンドリア活性が発酵中の酵母の代謝に与える影響を調べ、既存のメタボローム解析結果も再解釈できるようなシステムの構築を目指した。
呼吸と発酵と中間型の酵母を用意し、そのメタボローム解析結果を解析した結果、メタボローム解析結果からPLS回帰により統計的に有意にその酵母が呼吸状態にあるか発酵状態にあるかを予測できた。

研究成果

• [国際共同研究] バリ大学(イタリア)
• [国際共同研究] ニューヨークストーニーブルック大学(米国)
• [国際共同研究] バリ大学(イタリア)
• [雑誌論文] 日本酒酵母における異数染色体の生成とその醸造特性への寄与 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 雑誌名: 生化学 巻: 9999 ページ: 9999-9999
• [雑誌論文] Chromosomal Aneuploidy Improves the Brewing Characteristics of Sake Yeast. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kadowaki M, Fujimaru Y, Taguchi S, Ferdouse J, Sawada K, Kimura Y, Terasawa Y, Agrimi G, Anai T, Noguchi H, Toyoda A, Fujiyama A, Akao T, Kitagaki H.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 83 号: 24
  • DOI: 10.1128/aem.01620-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 優良な日本酒酵母のカギは、染色体の本数の増加だった！ (2017)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 雑誌名: academist Journal 巻: 2017 ページ: 6606-6606
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and detoxification of glycolaldehyde, an unattended bioethanol fermentation inhibitor (2017)
  • 著者名/発表者名: Lahiru N. Jayakody, Jannatul Ferdouse, Nobuyuki Hayashi, Hiroshi Kitagaki
  • 雑誌名: Critical Reviews in Biotechnology, 巻: 37 号: 2 ページ: 177-189
  • DOI: 10.3109/07388551.2015.1128877
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 麹で造られる醸造食品のグリコシルセラミド含量定量手法の検討とそれを用いた定量 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪本真由子、酒谷真以、Jannatul Ferdouse、浜島浩史、松永陽香、柘植圭介、西向めぐみ、柳田晃良、永尾晃治、光武進、北垣浩志
  • 雑誌名: 日本醸造学会誌 巻: 112 ページ: 655-662
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] こうじ菌と和食の力ー微生物の共生が発酵食品を造る (2017)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 雑誌名: 現代農業 巻: 5 ページ: 326-329
• [雑誌論文] 麹セラミドが独自の健康効果を発揮 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 雑誌名: 現代農業 巻: 6 ページ: 333-341
• [雑誌論文] 麹脂質を使った新たな発酵助成剤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田口誠我、浜島弘史、北垣浩志
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 巻: 61 ページ: 24-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] 共培養の伝統的発酵への影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒谷真以、北垣浩志
  • 雑誌名: バイオインダストリ 巻: 33 ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Residual mitochondrial transmembrane potential decreases unsaturated fatty acid level in sake yeast during alcoholic fermentation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Sawada and Hiroshi Kitagaki*
  • 雑誌名: PeerJ 巻: 4 ページ: 1522-1522
  • DOI: 10.7717/peerj.1552
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical analysis of the sugar moiety of monohexosylceramide contained in koji, Japanese traditional rice fermented with Aspergillus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hamajima, Ayumi Fujikawa, Mikako Yamashiro, Takatoshi Ogami, Seiichi Kitamura, Masahito Tsubata, Sei Tan, Haruka Matsunaga, Kazutaka Sawada, Satoshi Kumagai, Nobuyuki Hayashi, Koji Nagao, Teruyoshi Yanagita, Takuji Oka, Susumu Mitsutake and Hiroshi Kitagaki*
  • 雑誌名: Fermentation 巻: 2 号: 1 ページ: 2-2
  • DOI: 10.3390/fermentation2010002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 伝統的発酵における麹スフィンゴ脂質の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 雑誌名: 温故知新 巻: 99 ページ: 9999-9999
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New role for ceramide in the pheromone response. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nabil Matmati, Hiroshi Kitagaki and Yusuf Hannun
  • 雑誌名: Cell cycle 巻: 15 号: 5 ページ: 617-618
  • DOI: 10.1080/15384101.2016.1143271
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification and detoxification of glycolaldehyde, an unattended bioethanol fermentation inhibitor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Lahiru N. Jayakody, Jannatul Ferdouse, Nobuyuki Hayashi, Hiroshi Kitagaki*
  • 雑誌名: Critical Reviews in Biotechnology 巻: 3 ページ: 1-13
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glucosylceramide contained in Koji mold-cultured cereal confers membrane and flavor modification and stress tolerance to Saccharomyces cerevisiae during coculture fermentation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Sawada, Tomoya Sato, Hiroshi Hamajima, Lahiru Niroshan Jayakody, Miyo Hirata, Mikako Yamashiro, Marie Tajima, Susumu Mitsutake, Koji Nagao, Keisuke Tsuge, Fumiyoshi Abe, Kentaro Hanada, and Hiroshi Kitagaki*
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology, 81(11):3688-98. 巻: 81 号: 11 ページ: 3688-3698
  • DOI: 10.1128/aem.00454-15
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SUMO expression shortens the lag phase of Saccharomyces cerevisiae yeast growth caused by complex interactive effects of major mixed fermentation inhibitors found in hot-compressed water-treated lignocellulosic hydrolysate. (2015)
  • 著者名/発表者名: Lahiru N. Jayakody, Masafumi Kadowaki, Keisuke Tsuge, Kenta Horie, Akihiro Suzuki, Nobuyuki Hayashi, and Hiroshi Kitagaki*
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol., 99, 1, 501-515 (2015) 巻: 99 号: 1 ページ: 501-515
  • DOI: 10.1007/s00253-014-6174-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 伝統的発酵における麹菌スフィンゴ脂質の酵母への移行とその生理的意義 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中畑絵理子、北垣浩志
  • 雑誌名: 日本農芸化学会会誌 化学と生物 巻: 53 ページ: 7-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 清酒酵母から自然に得られた染色体数の異なる一倍体株の代謝解析によるミトコンドリア活性の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤丸 裕貴、門脇 真史、田口 誠我、澤田 和敬、赤尾 健、野口 英樹、豊田 敦、藤山 秋佐夫、北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
• [学会発表] 染色体数の異なる清酒酵母の作出とその醸造特性―遺伝子組換を使わない染色体操作技術― (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤丸 裕貴、門脇 真史、田口 誠我、阪本 真由子、野口 英樹、豊田 敦、藤山 秋佐夫、赤尾 健、北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 招待講演
• [学会発表] 甘酒に含まれる脂質成分のマクロファージへの作用解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪本 真由子、藤川 彩美、酒谷 真以、柘植 圭介、北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
• [学会発表] 流加培養条件下における酵母のコハク酸生成メカ二ズムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 門脇真史、藤原広樹、藤丸裕貴、山本裕貴、吉﨑成洋、善本裕之、北垣浩志
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] 麹脂質の腸内細菌による代謝分解物質の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤川 彩美, 阪本 真由子, 許 志豪, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] Chromosomal aneuploidy improves brewing characteristics of sake yeast (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujimaru Y, Kadowaki M, Anai T, Akao T, Toyoda A, Noguchi H, Fujiyama A, Kitagaki, H
  • 学会等名: 2nd International Conference on Applied Microbiology and Beneficial Microbes
  • 国際学会
• [学会発表] 和食に共通して含まれる麹グリコシルセラミドが腸内細菌叢に及ぼす影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 友哉 譚 政 中山 二郎 浜島 浩史 光武 進 永尾 晃治 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 札幌市産業振興会館
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] メタボロームデータを利用した酵母の発酵呼吸状態推定の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤丸 裕貴、門脇 真史、Ferdouse Jannatul、木村 佑太、寺沢 洋平、北垣 浩志
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 札幌市産業振興会館
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 清酒酵母の 1 倍体取得方法の最適化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 澤田 和敬, 田口 誠我, 福崎 久詩 , 門脇 真史, 藤丸 裕貴, 鶴田 裕美, 吉村 臣史, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] メタボローム空間上の座標位置による一倍体酵母のスクリーニング手法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 門脇 真史, 澤田 和敬, 木村 祐太, 吉村 臣史, 鶴田 裕美, Jayakody Lahiru N, 寺沢 洋平 , 浜島 弘史, 穴井 豊昭, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] ピルビン酸低減清酒酵母の染色体の異数性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田口 誠我, 澤田 和敬, 浜島 弘史, 赤尾 健, 野口秀樹, 豊田 敦, 藤山秋佐夫,北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 麹グルコシルセラミドは酵母に発酵能・醸造形質を賦与する (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 友哉, 澤田 和敬, 浜島 弘史, ジャヤコディ ラヒル 平田 みよ, 山城 美香子, 田島 麻理恵, 光武 進, 永尾 晃治, 柘植 圭介, 阿部 文快, 花田 賢太郎, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 黄麹抽出脂質からのグリコシルセラミド精製方法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 譚 政 , 浜島 弘史 , 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 白麹菌 グルコシルセラミドがヒト 表皮角化初代培養細胞の皮膚 バリア 機能の遺伝子発現に及ぼす影 響の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤川 彩美, 尾上 貴俊 , 北村 整一, 鍔田 仁人, 浜島 弘史, 戸田 修二, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 麹 β-glycosylceramide のマクロファージへの作用解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松永 陽香, 柘植 圭介, 浜島 弘史, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 麹グルコシルセラミドの腸内細菌叢への影響解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 友哉, 浜島 弘史, 譚 政, 光武 進, 永尾 晃治, 中山 二郎, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 蜂の子に含まれる脂質の抗炎症作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 酒谷 真以, 濱 侑希, 松永 陽香 , 門脇 真史, 鶴田 裕美, 柘植 圭介, 吉賀 豊司, 浜島 弘史, 北垣 浩志
  • 学会等名: 日本生物工学会
  • 発表場所: 城山観光ホテル
  • 年月日: 2015-10-26
• [図書] こうじ菌 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 総ページ数: 32
  • 出版者: 農文協
  • ISBN: 9784540171765
• [図書] 発酵と醸造のいろは-麹菌 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪本真由子、藤丸裕貴、北垣浩志
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: NTS出版
  • ISBN: 9784860435196
• [図書] 食べる生甘酒 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北垣浩志
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 壮快
• [図書] Springer, Stress Biology of Yeasts and Fungi: Application for Industrial Brewing and Fermentation (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Takagi and Hiroshi Kitagaki*
  • 総ページ数: 218
  • 出版者: Springer
• [図書] The breeding of bioethanol-producing yeast by detoxification of glycolaldehyde, a novel fermentation inhibitor (2015)
  • 著者名/発表者名: Lahiru N. Jayakody , Nobuyuki Hayashi and Hiroshi Kitagaki*
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: Springer
• [図書] 麹菌の生産するスフィンゴ脂質の酵母の膜・発酵特性に対する影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松永陽香、浜島弘史、北垣浩志
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: CMC出版
• [図書] アルコール発酵時の清酒酵母におけるミトコンドリアを介した代謝 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友哉、澤田和敬、浜島弘史、北垣浩志
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: CMC出版
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://seisansystem.ag.saga-u.ac.jp/
• [産業財産権] 腸内Ｂｌａｕｔｉａｃｏｃｃｏｉｄｅｓ増殖刺激剤、不安改善剤および腸炎治療剤 (2017)
  • 発明者名: 北垣浩志、永尾晃治、中山二郎
  • 権利者名: 北垣浩志、永尾晃治、中山二郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 公開番号: 2017-147960
  • 出願年月日: 2017