植物由来乳酸菌が産生するイソフラボン配糖体特異的糖質分解酵素の解析

• 研究課題/領域番号: 21K05437
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38050:食品科学関連
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 城 斗志夫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (00251794)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: イソフラボン / 乳酸菌 / β-グルコシダーゼ

研究開始時の研究の概要

本研究では、申請者が植物性食材から単離した乳酸菌が産生するイソフラボン配糖体の糖を特異的に分解する酵素（β-グルコシダーゼ）の基質特異性の要因を、特に活性中心のアミノ酸残基の役割に焦点を当て解明するとともに、より配糖体分解能の高い酵素の作出を行う。大豆イソフラボンの大部分は吸収されにくい配糖体として存在し、吸収率の向上には腸内細菌が産生するβ-グルコシダーゼによる糖の分解が不可欠である。本研究の成果は、大豆イソフラボンの効能を高める機能性食品の開発につながり、人々の健康増進に大きな貢献が期待できる。

研究成果の概要

本研究ではイソフラボン配糖体分解能が異なる乳酸菌株を用い、β-グルコシダーゼの解析を通して配糖体分解能の違いの要因の解明を試みた。合成基質とイソフラボン配糖体であるダイジンの2種類の基質を用い菌体の酵素活性を測定したところ、低分解能株は合成基質にしか活性を示さなかったが、高分解能株はダイジンに対しても活性を示し、高分解能株には配糖体特異的酵素が存在することを明らかにした。また、複数の高分解能株について酵素の局在性を調べた結果、配糖体非特異的酵素と配糖体特異的酵素はともに細胞壁に存在し、非特異的酵素は細胞壁に強固に結合しているが、特異的酵素は緩やかにしか結合していないことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大豆中のイソフラボンの大部分は吸収されにくい配糖体として存在し、吸収率の向上には一部の腸内細菌が産生するβ-グルコシダーゼによる配糖体からの糖の分解が不可欠である。本研究においていくつかの乳酸菌株のβ-グルコシダーゼを調べたところ、イソフラボン配糖体の分解能の違いによらず一定の酵素活性を示すが、高いイソフラボン配糖体分解能を持つ乳酸菌株だけが配糖体特異的分解酵素を持つことを明らかにした。この知見は大豆イソフラボンの吸収効能を高める乳酸菌発酵食品の開発につながり、人々の健康増進に大きな貢献が期待できる成果である。