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

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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。