ユニークな糖代謝から紐解くビフィズス菌と乳児の共生機構

• 研究課題/領域番号: 18K14379
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分38020:応用微生物学関連
• 研究機関: 京都大学 (2020); 石川県立大学 (2018-2019)
• 研究代表者: 阪中 幹祥 京都大学, 生命科学研究科, 特定准教授 (60801892)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: ビフィズス菌 / 母乳オリゴ糖 / トランスポーター / 遺伝子操作 / 共生 / 遺伝子破壊

研究成果の概要

母乳栄養児の腸管ではビフィズス菌が優勢な細菌叢が形成される。これは、母乳に含まれるオリゴ糖（母乳オリゴ糖）をビフィズス菌が効率良く取り込み・代謝できるためと考えられている。しかしながら、母乳オリゴ糖の取り込みの分子機構は不明な部分が多い。本研究は、母乳オリゴ糖の取り込みに関わる新規輸送体をビフィズス菌において同定し、母乳オリゴ糖を介したビフィズス菌と乳児の共生機構の一端を理解することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、乳児期に形成される腸内細菌叢は、乳児期のみならず生涯にわたりヒトの健康に関与していることが示されている。したがって、有益な乳児腸内細菌叢である「ビフィズス菌優勢な細菌叢」が如何にして形成されるかを理解することは非常に重要である。本研究では、ビフィズス菌の乳児腸内での増殖機構の一端を解明することができた。本研究で得た知見は、ビフィズス菌が優勢な細菌叢の形成手法を今後確立するのに役立つと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Technical University of Denmark(デンマーク)
• [国際共同研究] Technical University of Denmark(デンマーク)
• [雑誌論文] Enzymatic Adaptation of Bifidobacterium bifidum to Host Glycans, Viewed from Glycoside Hydrolyases and Carbohydrate-Binding Modules (2020)
  • 著者名/発表者名: Katoh Toshihiko、Ojima Miriam N.、Sakanaka Mikiyasu、Ashida Hisashi、Gotoh Aina、Katayama Takane
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 号: 4 ページ: 481-481
  • DOI: 10.3390/microorganisms8040481
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolutionary adaptation in fucosyllactose uptake systems supports bifidobacteria-infant symbiosis (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Sakanaka, M.E. Hansen, A. Gotoh, T. Katoh, K. Yoshida, T. Odamaki, H. Yachi, Y. Sugiyama, S. Kurihara, J. Hirose, T. Urashima, J. Xiao, M. Kitaoka, S. Fukiya, A. Yokota, L.L. Leggio, M.A. Hachem, T. Katayama
  • 雑誌名: Science Advance 巻: 5 号: 8
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaw7696
  • NAID: 120006716596
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Varied Pathways of Infant Gut-Associated Bifidobacterium to Assimilate Human Milk Oligosaccharides: Prevalence of the Gene Set and Its Correlation with Bifidobacteria-Rich Microbiota Formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakanaka Mikiyasu、Gotoh Aina、Yoshida Keisuke、Odamaki Toshitaka、Koguchi Hiroka、Xiao Jin-zhong、Kitaoka Motomitsu、Katayama Takane
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 12 号: 1 ページ: 71-71
  • DOI: 10.3390/nu12010071
  • NAID: 120006784431
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A transposon mutagenesis system for Bifidobacterium longum subsp. longum based on an IS3 family insertion sequence, ISBlo11 (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakanaka Mikiyasu、Nakakawaji Shingo、Nakajima Shin、Fukiya Satoru、Abe Arisa、Saburi Wataru、Mori Haruhide、Yokota Atsushi
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 84 号: 17
  • DOI: 10.1128/aem.00824-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sharing of human milk oligosaccharides degradants within bifidobacterial communities in faecal cultures supplemented with Bifidobacterium bifidum (2018)
  • 著者名/発表者名: Gotoh Aina、Katoh Toshihiko、Sakanaka Mikiyasu、Ling Yiwei、Yamada Chihaya、Asakuma Sadaki、Urashima Tadasu、Tomabechi Yusuke、Katayama-Ikegami Ayako、Kurihara Shin、Yamamoto Kenji、Harata Gaku、He Fang、Hirose Junko、Kitaoka Motomitsu、Okuda Shujiro、Katayama Takane
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 13958-13958
  • DOI: 10.1038/s41598-018-32080-3
  • NAID: 120006817605
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 人乳成分の代謝から考えるビフィズス菌の適応進化戦略 (2021)
  • 著者名/発表者名: 阪中幹祥
  • 学会等名: ビフィズス菌研究会設立記念第一回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 母乳オリゴ糖トランスポーターの機能解析から見出されるビフィズス菌の適応進化戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 阪中幹祥
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Evolutionary adaptation occurred in human milk oligosaccharide transporters supports symbiosis between breast-fed infants and bifidobacteria (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakanaka Mikiyasu, Hansen Morten Ejby, Gotoh Aina, Katoh Toshihiko, Yoshida Keisuke, Odamaki Toshitaka, Yachi Hiroyuki, Sugiyama Yuta, Kurihara Shin, Hirose Junko, Urashima Tadasu, Xiao Jin-zhong, Kitaoka Motomitsu, Fukiya Satoru, Yokota Atsushi, Lo Leggio Leila, Abou Hachem Maher, Katayama Takane
  • 学会等名: Keystone Symposia, Microbiome: Therapeutic Implications (T1)
  • 国際学会
• [学会発表] ビフィズス菌のトランスポゾン変異株を用いたα-グルコシダーゼ遺伝子の機能解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阪中 幹祥、中川路 伸吾、中島 森、阿部 光紗、佐分利 亘、森 春英、横田 篤、吹谷 智
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Transposon mutagenesis in Bifidobacterium longum subsp. longum and characterization of a gene involved in carbohydrate assimilation (2018)
  • 著者名/発表者名: Mikiyasu Sakanaka、Shingo Nakakawaji、Shin Nakajima、Satoru Fukiya、Arisa Abe、Wataru Saburi、Haruhide Mori、Atsushi Yokota
  • 学会等名: The Danish Microbiological Society Annual Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] A transposon mutagenesis system in Bifidobacterium longum subsp. longum and functional analysis of an oligosaccharide-assimilation gene (2018)
  • 著者名/発表者名: Mikiyasu Sakanaka、Shingo Nakakawaji、Shin Nakajima、Arisa Abe、Wataru Saburi、Haruhide Mori、Atsushi Yokota、Satoru Fukiya
  • 学会等名: The 7th Beneficial Microbes Conference
  • 国際学会