食餌由来植物性多糖に着目した離乳期の劇的な腸内細菌叢の変化の分子機序の解明

ヒトの離乳期に形成される腸内細菌叢は、成長後の生活習慣病や免疫疾患の発症に関わっていることが明らかにされており、離乳期の菌叢形成の理解と介入のためには細菌の増殖や定着の分子機序を解明する必要がある。本研究では、離乳期に摂取する食餌成分の分解を担う細菌由来酵素を解析することによって、離乳期に見られる菌叢変化の分子機序を明らかにすることを目的とした。本年度はまず、別プロジェクトにて既に解析済みの乳児糞便ショットガンメタゲノムデータを活用することで、離乳期に応答する腸内細菌由来酵素の探索を試みた。その結果、乳児期と比べて離乳期において相対存在量が増加した酵素遺伝子を見出すことに成功した。本研究では、その中でも細菌由来の酵素で機能が報告されていない特定の酵素に着目し、さらなる機能解析を進めた。本酵素遺伝子を保有する腸内細菌種の保存性を解析したところ、ビフィズス菌やラクチカゼイバチルス属細菌、ルミノコッカス属細菌が主に保有していることが明らかになったため、それらの細菌由来の酵素の組換え体の調製を行い、基質探索および酵素の機能解析を実施した。その結果、当該酵素は、人工基質に対しては作用せず、離乳食として一般的に用いられる野菜類の成分に作用し、離乳食に応答して特定の酵素遺伝子が増加した可能性が示唆された。引き続き、基質の構造解析を含め酵素の詳細な機能解析を実施する必要があるものの、本年度の研究によって、離乳期に関連した特定の酵素遺伝子のこれまで未知であった機能を明らかにすることができた。

ヒトの離乳期に形成される腸内細菌叢は、成長後の生活習慣病や免疫疾患の発症に関わっていることが明らかにされており、離乳期の菌叢形成の理解と介入のためには細菌の増殖や定着の分子機序を解明する必要がある。本研究では、離乳期に摂取する食餌成分の分解を担う細菌由来酵素を解析することによって、離乳期に見られる菌叢変化の分子機序を明らかにすることを目的とした。本年度はまず、別プロジェクトにて既に解析済みの乳児糞便ショットガンメタゲノムデータを活用することで、離乳期に応答する腸内細菌由来酵素の探索を試みた。その結果、乳児期と比べて離乳期において相対存在量が増加した酵素遺伝子を見出すことに成功した。本研究では、その中でも細菌由来の酵素で機能が報告されていない特定の酵素に着目し、さらなる機能解析を進めた。本酵素遺伝子を保有する腸内細菌種の保存性を解析したところ、ビフィズス菌やラクチカゼイバチルス属細菌、ルミノコッカス属細菌が主に保有していることが明らかになったため、それらの細菌由来の酵素の組換え体の調製を行い、基質探索および酵素の機能解析を実施した。その結果、当該酵素は、人工基質に対しては作用せず、離乳食として一般的に用いられる野菜類の成分に作用し、離乳食に応答して特定の酵素遺伝子が増加した可能性が示唆された。引き続き、基質の構造解析を含め酵素の詳細な機能解析を実施する必要があるものの、本年度の研究によって、離乳期に関連した特定の酵素遺伝子のこれまで未知であった機能を明らかにすることができた。