| 研究課題/領域番号 |
22K07058
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分49050:細菌学関連
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| 研究機関 | 東京農業大学 |
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研究代表者 |
川崎 信治 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (50339090)
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| 研究分担者 |
佐藤 拓海 東京農業大学, 生命科学部, 准教授 (10806417)
豊島 拓樹 東京農業大学, 生命科学部, 助教 (20965529)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 嫌気性菌 / ビフィズス菌 / クロストリジウム菌 / 乳酸菌 / 活性酸素 / O2感受性 / O2耐性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は嫌気性菌のO2感受性機構の解明を目的として、偏性嫌気性菌のクロストリジウム菌やビフィズス菌を用いて研究を行っている。これまでに高いプロバイオティクス活性を持つ乳児由来のビフィズス菌：Bifidobacterium infantisが低濃度のO2下で生育が著しく阻害されることを報告した。本菌株からO2感受性の原因となる活性酸素H2O2を生成する酵素の同定に成功し、１つの酵素反応がビフィズス菌のO2感受性を左右する可能性が推定された。本研究ではビフィズス菌のO2感受性の原因酵素を同定し、O2に高い感受性を示すが故に産業上未利用の有用菌種の育種開発に貢献することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
申請者は嫌気性菌のO2感受性機構の解明を目的として、絶対嫌気性菌のクロストリジウム菌や嫌気性菌のビフィズス菌、酸素感受性の乳酸菌を用いて研究を行っている。ビフィズス菌は乳児腸内菌叢の優占種であり、高いプロバイオティクス効果を持つ。健康や医療分野での利用が期待されるが、高いO2感受性をもつが故に産業利用が困難な菌種の1つである。これまでに高いプロバイオティクス活性を持つ乳児由来のビフィズス菌:Bifidobacterium infantisが低濃度のO2下で生育が著しく阻害されることを見いだし、本菌株からO2感受性の原因となる活性酸素H2O2を生成する酵素を同定した。また本酵素をコードする遺伝子をO2耐性株のB. minimumに導入したところ、B. minimumがO2感受性に変化した。本結果から、1種類の原因酵素がビフィズス菌のO2感受性を左右する可能性を推定し、研究を進めている。
本申請課題では、O2に高い感受性を示すB. infantisにおいて、申請者らが発見したH2O2生産酵素NPOXの酵素機能の同定を目指して研究を行っている。本酵素は、O2に耐性を示す一部のビフィズス菌種にも保存されているが、その機能性が異なる点を指摘してきた。また、O2高感受性株のB. infantis に加え、主に成人腸内に生息するB. adolescentisも高いO2感受性を示すことを見いだした。B. adolescentisのH2O2生成酵素NPOXの精製に成功し、酵素化学的な諸性質の解析を行った結果、本酵素もB. infantisのNPOXと同様にH2O2生産に関与する原因酵素として機能することが強く示唆された。そこで、O2耐性株が持つNPOXタンパク質との比較解析を行うことで、１つの原因酵素がビフィズス菌株のO2感受性を左右する機構の解析、ならびにその制御機構の解明を目的として研究を行うこととした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、O2に高い感受性を示すB. infantisとB. adolescentis、ならびにO2に高い耐性を示すB. minimumを研究材料として用い、筆者らが同定した原因酵素NPOXの機能解析を進めた。それぞれのNPOXの一次構造の比較解析を行った結果、活性に影響を与える可能性が高い数カ所の変異部位を検出したため、部位特異的変異の技術を用いて、それぞれの遺伝子上に変異を挿入し、変異タンパク質の精製と酵素化学的な諸性質の解析を行った。また別の角度からの研究アプローチとして、酸素に高い耐性を持つビフィズス菌の単離にも挑戦している。その結果、昆虫に生息するビフィズス菌が、O2が21％の大気下でもコロニーを形成することが判明し、その単離と共に、微生物生理学的な諸性質の解析を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
B. infantisで同定したO2感受性の原因酵素NPOXの解析に関しては、変異酵素間の比較解析の結果から有意なデータが得られており、現在はより精度の高いデータの取得、ならびに再現性の取得を行っている。結果が得られ次第、国際誌への発表を行う方針である。O2に高い耐性を示す新菌株に関しては、その単離に関する論文を投稿中である。またその微生物生理学的な解析に関しては、申請者らが同定したO2感受性の原因酵素であるNPOXやDHOD、さらには活性酸素防御酵素であるSODやcatalaseに着目して、それらの酵素活性の検出と菌株間での比較解析を中心に研究を進める方針である。
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