動物細胞外粘液物質を介した腸内優占菌と宿主との相利共生機構の解明

通过动物细胞外粘液物质阐明肠道优势菌与宿主的互利共生机制

基本信息

批准号：
21H02156
负责人：
橋本渉
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒトを含む動物は、組織の骨格形成や維持等のため、種々の粘液物質（糖タンパク質ムチンや多糖グリコサミノグリカンGAG等）を分泌する。これらの粘液物質は常在細菌にとって格好の栄養素である。本研究では、主要な腸内優占菌（BacteroidesとStreptococcus属細菌）に焦点を当て、その優占性を示す要因を細菌と動物宿主の両者の観点から解析し、相利共生機構を明らかにすることを目指す。今年度は以下の成果を得た。Bacteroides属細菌を対象に50種以上を調べた結果、過半数が粘液物質（ムチンまたはGAG）を資化することを明らかにしている。本菌におけるGAGの代謝機構を解析した結果、GAGの分解により生じる不飽和ウロン酸に作用する初発代謝酵素系（イソメラーゼとレダクターゼ）をRNAシーケンスによる遺伝子発現と組換え酵素の機能解析により分子同定した。B. ovatusとB. thetaiotaomicronが粘液物質を資化する際、必須アミノ酸や短鎖脂肪酸を分泌することを見いだしている。粘液物質を含むヒト培養細胞用培地で培養した両菌の各培養濾液は、ヒト腸管由来Caco-2細胞の増殖を促進した。また、両菌は粘液物質から著量のγ-アミノ酪酸（GABA）を産生したことから、腸内に優占するBacteroides属細菌数種についても調べたところ、優占種はGABAを分泌生産することが判明した。Streptococcus属細菌は腸内のみならず口腔内にも常在する。口腔内にも粘液物質が存在することから、口腔内細菌を対象にGAG存在下で優占する細菌叢を解析した。その結果、Granulicatella属細菌が占有率を増加させ30-40%を占めるに至った。以上のことから、Bacteroides属細菌は、高頻度で粘液物質資化性を示すとともに宿主に有益物質を提供することから腸内優占性を獲得していることが示唆された。

包括人类在内的动物分泌各种粘液物质（糖蛋白粘蛋白、多糖糖胺聚糖GAG等）用于组织骨骼的形成和维持。这些粘液物质是常驻细菌的极好的营养物质。在本研究中，我们关注肠道主要优势菌（拟杆菌和链球菌），从细菌和动物宿主的角度分析表明其优势的因素，并阐明其互利机制。今年，我们取得了以下成果。对 50 多种拟杆菌属细菌的研究表明，大多数可同化粘液物质（粘蛋白或 GAG）。通过分析该细菌中GAG的代谢机制，我们利用RNA测序和重组体的功能分析，从分子上鉴定了作用于GAG分解产生的不饱和糖醛酸的主要代谢酶系统（异构酶和还原酶）。酶。我们发现卵形芽孢杆菌和多形芽孢杆菌在同化粘液物质时会分泌必需氨基酸和短链脂肪酸。在含有粘液物质的人细胞培养基中培养的两种细菌的培养滤液促进人肠道Caco-2细胞的增殖。此外，由于这两种细菌都会从其粘液物质中产生大量的γ-氨基丁酸（GABA），因此我们还研究了肠道中占主导地位的几种拟杆菌属细菌，发现优势菌种分泌并产生GABA。。链球菌属细菌不仅存在于肠道中，而且存在于口腔中。由于口腔中存在粘液物质，我们针对口腔细菌分析了 GAG 存在下占主导地位的细菌菌群。结果，颗粒菌的占有率增加到30-40%。综上所述，表明拟杆菌属细菌经常表现出同化粘液物质并为宿主提供有益物质的能力，从而在肠道中占据主导地位。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ヒト腸管細胞と腸内優占Bacteroides属細菌との宿主粘液物質を介した接着と相利共生

人体肠道细胞和肠道优势拟杆菌通过宿主粘液物质之间的粘附和互利共生

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
幸田有希渚;梶川幹太;佐藤賢宏;髙瀬隆一;渡辺大輔;橋本渉
通讯作者：
橋本渉

動物宿主多糖由来不飽和ウロン酸を代謝する腸内優占菌酵素の構造と機能

代谢动物宿主多糖衍生的不饱和糖醛酸的肠道优势细菌酶的结构和功能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
髙瀬隆一;幸田有希渚;渡辺大輔;橋本渉
通讯作者：
橋本渉

宿主動物由来グリコサミノグリカンに作用する腸内優占菌の代謝酵素系の新規な局在性と立体構造

作用于宿主动物源糖胺聚糖的肠道优势菌代谢酶系统的新定位和三维结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
髙瀬隆一;西村優;老木紗予子;橋本渉
通讯作者：
橋本渉

The role of calcium binding to the EF-hand-like motif in bacterial solute-binding protein for alginate import

钙与细菌溶质结合蛋白中 EF 手状基序结合对藻酸盐输入的作用

DOI：
10.1093/bbb/zbab170
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Okumura Kenji;Maruyama Yukie;Takase Ryuichi;Mikami Bunzo;Murata Kousaku;Hashimoto Wataru
通讯作者：
Hashimoto Wataru

ヒト腸内優占Bacteroides属細菌による宿主細胞外粘液物質の利活用とγ-アミノ酪酸（GABA）の生産を介した生存戦略

人肠道中占主导地位的拟杆菌属细菌利用宿主细胞外粘液物质和产生γ-氨基丁酸（GABA）的生存策略