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2019 年度 実施状況報告書

農産物を活用した腸内環境調節を介する新規機能性食品素材の開発とメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05494
研究機関近畿大学

研究代表者

芦田 久  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (40379087)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードビフィズス菌
研究実績の概要

前年度には、ビフィズス菌B. longum subsp. longum JCM 1217のゲノム中に存在するGH43遺伝子クラスター(locus tags BLLJ_1850-BLLJ_1854)のうちBLLJ_1852とBLLJ_1853について解析し、論文化した。今年度は、BLLJ_1850 (BlArafE)とBLLJ_1851 (BlArafD)をクローニングし、基質特異性を明らかにした。
BlArafEとBlArafDはいずれも合成基質pNP-α-L-Arafに対して作用するexo-α-L-アラビノフラノシダーゼであった。BlArafEはアラビノキシランに作用し、アラビノキシロオリゴ糖を用いた解析からα1,3-Arafに作用することが示唆された。点変異体の解析から、これらの活性はN末端側のGH43 subfamily 22 (GH43_22)ドメインによるもので、C末端側のGH43_34ドメインの酵素活性は検出できなかった。BlArafDはアラビノキシランとアラビナンからアラビノースを遊離させた。オリゴ糖を用いた解析により、α1,3-Arafとα1,2-Arafで二重置換されたアラビノキシロオリゴ糖のα1,2-Arafと、アラビナン主鎖のα1,5-Arafに対して作用することがわかった。点変異体の解析から、N末端側のGH43_UC (unclassified)ドメインが二重置換構造のα1,2-Arafに、C末端側のGH43_26ドメインがα1,5-Arafに作用することが明らかになった。これらの結果から、BlArafEのN末端側GH43_22ドメインとBlArafDのN末端側GH43_UCドメインが協調してアラビノキシランの二重置換構造を分解することが明らかになった。BlArafDのN末端側GH43_UCドメインは新奇の基質特異性の酵素であった。

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

5つの遺伝子クラスターのうちひとつは他グループにより報告され、それ以外の4つの遺伝子に関しては特性解析が完了した。同じGH43ドメインを含む酵素でありながら、基質特異性がそれぞれ異なり、多様な構造の植物性多糖の分解・利用に関わる酵素群であることを明らかにした。この知見に基づき、成人に見られるビフィズス菌を増殖させることができるオリゴ糖単位を設計することができる。

今後の研究の推進方策

BLLJ_1850 (BlArafE)とBLLJ_1851 (BlArafD)については論文化を進める。このGH43クラスターとはゲノムマップ上の遠い位置に存在する残る2つのGH43遺伝子の解析をおこなう。

次年度使用額が生じた理由

年度末に計画していた研究成果発表のための旅費が、学会中止にともない支出されなかった(日本農芸化学会大会 2名分、ビフィズス菌国際シンポジウム 2名分,約28万円)。また準備中の論文の投稿が年度内に間に合わず投稿料が支出されなかった(約24万円)。それぞれ、次年度の旅費と投稿料に充てる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 1,6-α-L-Fucosidases from Bifidobacterium longum subsp. infantis ATCC 15697 Involved in the Degradation of Core-fucosylated N-Glycan2020

    • 著者名/発表者名
      Ashida Hisashi、Fujimoto Taku、Kurihara Shin、Nakamura Masayuki、Komeno Masahiro、Huang Yibo、Katayama Takane、Kinoshita Takashi、Takegawa Kaoru
    • 雑誌名

      Journal of Applied Glycoscience

      巻: 67 ページ: 23~29

    • DOI

      10.5458/jag.jag.JAG-2019_0016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enzymatic Adaptation of Bifidobacterium bifidum to Host Glycans, Viewed from Glycoside Hydrolyases and Carbohydrate-Binding Modules2020

    • 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 ページ: 481~481

    • DOI

      10.3390/microorganisms8040481

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 老化遅延効果が期待されるヘキソースと健康長寿戦略2019

    • 著者名/発表者名
      新谷知也, 新谷英也, 佐藤正資, 芦田 久
    • 雑誌名

      応用糖質科学

      巻: 9 ページ: 98~102

  • [学会発表] ビフィズス菌のα-アラビノフラノシダーゼ遺伝子群の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉原侑希、鍋島 航、米野雅大、芦田 久
    • 学会等名
      第20回 関西グライコサイエンスフォーラム
  • [学会発表] Bifidobacterium longum subsp. infantis のα-L-フコシダーゼについて2019

    • 著者名/発表者名
      芦田 久
    • 学会等名
      第2回糖質分解酵素研究会
  • [学会発表] D-Glucosamine functions as calorie restriction mimetics and extends nematode lifespan via autophagy induction2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Shintani, Yuhei Kosuge, Hideya Shintani Sato Masashi, Hisashi Ashida
    • 学会等名
      41st ESPEN Congress on Clinical Nutrition & Metabolism 'Nutrition - A Highway to Health'
    • 国際学会
  • [学会発表] ビフィズス菌由来GH43マルチドメイン酵素の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉原侑希、鍋島 航、米野雅大、芦田 久
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会2019年度大会

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公開日: 2021-01-27  

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