ビフィズス菌におけるラクトNビオースI資化遺伝子の発現解析及び代謝機構の解明

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ビフィズス菌4菌種（ロンガム、インファンティス、ブレーベ、ビフィダム）について、培地中の炭素源をグルコース、ラクト-N-ビオースI（LNB）ラクトース、スクロース、ラクチュロースとした時の増殖曲線を比較した。グルコースおよびLNBではいずれも良好な増殖を示した。一方、スクロースではインファンティスおよびブレーベにおいて増殖速度の低下が、ビフィダムにおいては増殖が認められず、ビフィダムにはスクロースの資化能がないことが示唆された。次に、培養液から経時的に菌体を回収し、cDNAを調製し、定量的リアルタイムPCR解析に向けた各遺伝子におけるプライマーセットの最適化をLNB培地のcDNAを用いて行った結果、遺伝子クラスターの鍵酵素であるGNB/LNBホスホリラーゼ（GLNBP）のPCR産物の増幅が確認できた。ただし、保存性の高い塩基配列から設計したプライマーでは数塩基の相違による感度の低下やアイソザイム遺伝子の有無による影響が無視できないため、特異的な塩基配列から各プライマーセットを設計することとした。また、ゲノム情報より新たに17菌種のビフィズス菌において、LNB代謝遺伝子クラスターの存在が確認できた。ロンガムのクラスター構造（3種の糖輸送体遺伝子＋4種の代謝酵素遺伝子[GLNBP, NahK, GalT, GalE]）、と比較して、11菌種ではGalE遺伝子がクラスター内に存在せず、このうち2菌種では代わりにN-アセチルグルコサミンキナーゼ（NagK）遺伝子、グルコキナーゼ遺伝子が存在し、生成したN-アセチルグルコサミンをフルクトース6リン酸へ変換する経路が示唆された。他にも、別の1菌種では糖輸送体遺伝子の一つが欠如しているもの、クラスター化していないもの、NahK遺伝子が欠如しGalE遺伝子の下流にNagK遺伝子群があるもの、NahK遺伝子とGalT遺伝子が離れているもの等、LNB代謝遺伝子クラスターには相当な多様性が認められることが明らかとなった。