食物繊維レスポンダーに特徴的なマイクロバイオーム・遺伝子・酵素の解明

阐明膳食纤维反应者的微生物组、基因和酶特征

基本信息

批准号：
22K14810
负责人：
杉山友太
金额：
$ 3万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

食物繊維は多彩な保健効果を持つが、食物繊維の保健効果が得られるヒト「レスポンダー」と得られないヒト「ノンレスポンダー」が存在する。両者の差異は、腸内細菌叢が担うと考えられているが、その分子基盤は不明である。この分子基盤を解明することが出来れば、レスポンダーとノンレスポンダーの差を無くし、全てのヒトが一様に食物繊維の保健効果を享受するための技術開発に繋がる。そこで本研究は、レスポンダー特異的に検出あるいは優勢化する腸内細菌種を単離・同定し、食物繊維の資化機構と資化により生じる代謝物の産生機構（レスポンダー/ノンレスポンダーの決定を担う機構）を遺伝子・タンパク質レベルで解明することを目的とした。グルコマンナンをモデル食物繊維として研究を進めた。糞便培養を用いて、グルコマンナンのヒト腸内細菌叢への作用を評価した。この結果、種々の保健効果が報告されている細菌種がグルコマンナン存在下で顕著に増加することを明らかにした。さらに、同菌種の増加度は、ドナー毎に異なり、本菌種がグルコマンナンに対するレスポンダーとノンレスポンダーの差を担う因子の一つであることが予想された。続けて、in silico解析により、同菌種が持つグルコマンナンの資化・分解に寄与するタンパク質を推定し、組換えタンパク質を用いてグルコマンナン分解活性ならびに基質特異性をを評価した。この結果、候補タンパク質の一つがグルコマンナンにのみ分解活性を示すことを明らかにした。

饮食纤维具有多种健康益处，但是有些人可以实现饮食纤维的健康益处，而不能这样做的人，例如“无反应者”。两者之间的区别被认为是肠道菌群的责任，但其分子基础尚不清楚。如果我们能阐明这一分子基础，我们将消除响应者和非反应者之间的差异，并将导致技术开发，以确保所有人都能以统一的方式享受饮食纤维的健康益处。因此，这项研究旨在隔离和鉴定肠道细菌在反应中特异性检测或占上风，并阐明饮食纤维的机制以及代谢物产生的机制（负责确定基因和蛋白质水平的响应者/非反应器的机制）。使用葡萄糖曼南作为模型饮食纤维进行了研究。粪便培养物用于评估葡萄糖素对人肠道菌群的影响。这表明具有各种健康作用的细菌物种在存在葡萄糖素的情况下显着增加。此外，同一物种的增加因捐助者而异，并且预测该物种是在响应者和非反应者之间对葡萄糖素甘南的差异中起作用的因素之一。接下来，在计算机分析中，估计了葡萄糖瘤在同一物种中的同化和降解的蛋白质，并使用重组蛋白评估了葡萄糖甘南降解活性和底物特异性的蛋白质。这表明其中一种候选蛋白仅在葡萄糖素中表现出降解活性。