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2014 年度 実績報告書

腸内代謝バランスに基づく転写制御機構の解明

公募研究

研究領域生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
研究課題/領域番号 26116709
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

長谷 耕二  慶應義塾大学, 薬学部, 教授 (20359714)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード腸上皮細胞 / メタボローム解析
研究実績の概要

ヒトの消化管には、体細胞の総数を上回る膨大な数の腸内常在菌が生息している。腸内細菌は、宿主の消化酵素では分解できない食物せんいなどを微生物発酵により分解し、終末代謝産物として様々な低分子化合物を産生している。宿主はこれらの『発酵代謝産物(以下、発酵産物)』をエネルギー源として利用している。腸内細菌によって供給される短鎖脂肪酸は腸上皮にとって最も重要な栄養源である。加えて、腸内細菌は糖・脂質代謝の補酵素となるビタミンB群を宿主に供給している。そこで本研究では、発酵産物を起点とした転写調節とエネルギー代謝の相互作用を明らかにする。
今年度はまず発酵産物の供与によって変化する生命素子の網羅的解析を実施した。 無菌アイソレーターで飼育したマウス(無菌マウス)の一部にSPFマウス由来糞便を投与し、腸内細菌の定着を行った後、経時的に盲腸内容物並びに大腸上皮細胞を取得し、細胞内メタボローム解析を実施した。さらに、大腸上皮細胞の増殖に与える腸内細菌定着の影響を解析した。その結果、腸内細菌定着により盲腸内容物の代謝物は劇的な変動を示し、それにより大腸上皮細胞内のエネルギーレベルが顕著に上昇する知見が得られた。この変化は特に遠位結腸で顕著であった。腸上皮細胞の増殖活性は無菌状態では低く抑えられているが、腸内細菌の定着により活発な増殖活性を示すことが判明した。以上の結果より、大腸上皮細胞の活発な増殖には発酵産物をエネルギー源として利用することが必要不可欠であることが明らかとなった。

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

当初計画どおり順調に計画が進行している

今後の研究の推進方策

今後は、腸上皮細胞のトランスクリプトーム解析データとメタボロームデータを組み合わせた共相関解析を実施することで、発酵産物を起点とした転写調節とエネルギー代謝の相互作用を明らかにする。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Epigenetic modifications of the immune system in health and disease.2015

    • 著者名/発表者名
      Obata Y et al.
    • 雑誌名

      Immunol. Cell Biol.

      巻: 93 ページ: 226-232

    • DOI

      10.1038/icb.2014.114

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Commensal microbiota regulates T cell fate decision in the gut.2015

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Y. et al.
    • 雑誌名

      Semin Immunopathol.

      巻: 37 ページ: 17-25

    • DOI

      DOI 10.1007/s00281-014-0455-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Visualization of the entire differentiation process of murine M cells: suppression of their maturation in cecal patches.2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura S et al.
    • 雑誌名

      Mucosal Immunol.

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1038/mi.2014.99

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epithelial-stromal interaction via Notch signaling is essential for the full maturation of gut-associated lymphoid tissues.2014

    • 著者名/発表者名
      Obata et al.
    • 雑誌名

      EMBO Rep.

      巻: 15 ページ: 1297-1304

    • DOI

      10.15252/embr.201438942

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Epigenetic regulator Uhrf1 is critical for functional expansion of colonic regulatory T cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Obata et al.
    • 雑誌名

      Nat. Immunol.

      巻: 15 ページ: 571-579

    • DOI

      doi:10.1038/ni.2886

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Commensal bacteria shape gut immune system through epigenetic modifications.2014

    • 著者名/発表者名
      Hase K.
    • 学会等名
      The Fourth International Conference on Regulatory T Cells and Th Subsets and Clinical Application in Human Diseases.
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Commensal bacteria shape the intestinal immune system through epigenetic modifications.2014

    • 著者名/発表者名
      Hase K. et al.
    • 学会等名
      International Conference of KSMCB
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-10-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Intestinal microbiota shapes epithelial barriers & gut immune system.2014

    • 著者名/発表者名
      Hase K.
    • 学会等名
      第87回日本生化学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-10-01
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌による免疫エピゲノム修飾機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      長谷耕二
    • 学会等名
      第38回阿蘇シンポジウム
    • 発表場所
      阿蘇
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 酪酸エステル難消化性でんぷんを用いた粘膜免疫系のエピジェネティクス制御.2014

    • 著者名/発表者名
      長谷耕二
    • 学会等名
      第68回日本栄養食糧学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-06-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Commensal microbiota shapes the gut immune system through epigenetic modifications.2014

    • 著者名/発表者名
      Hase K.
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2014. AGA-JSGE Joint Symposium.
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Epigenetic machineries facilitate mutualistic immune adaptation to microbial colonization in the gut.2014

    • 著者名/発表者名
      Hase K.
    • 学会等名
      109th Titisee Conference
    • 発表場所
      Titisee, Germanay
    • 年月日
      2014-04-09 – 2014-04-13
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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