研究の目的
母乳に含まれるヒトミルクオリゴ糖は乳児の腸管内でのビフィズス菌増殖能を持つ。本研究課題では長年未解明であったビフィズス菌のヒトミルクオリゴ糖代謝経路を明らかにするとともに、関連オリゴ糖を食品素材として製造可能な技術を開発することを目的とした。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- 「ホスホリラーゼ工学によるミルクオリゴ糖製造技術の開発」
(◎北岡 本光/独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所) - ミルクオリゴ糖代謝関連酵素の立体構造解析と改変酵素の分子設計
(伏信 進矢/東京大学大学院農学生命科学研究科) - ミルクオリゴ糖を分解するビフィズス菌由来の酵素の探索と応用
(山本 憲二/京都大学大学院生命科学研究科)(片山 高嶺/石川県立大学生物資源工学研究所)
研究の内容及び主要成果
- ヒトミルクオリゴ糖のビフィズス菌増殖因子の本質と考えられる二糖ラクト-N-ビオースI(LNB)の酵素法による製造技術を確立した。その他数種類のオリゴ糖の製造技術を開発した。
- ビフィズス菌のヒトミルクオリゴ糖代謝に関わる酵素群を同定し、菌体外でのヒトミルクオリゴ糖分解系路・ガラクト-N-ビオース(GNB)/LNB結合タンパク(GL-BP)を含むGNB/LNB特異的トランスポーター・菌体内GNB/LNB代謝経路からなるヒトミルクオリゴ糖代謝経路を解明した。
- ビフィズス菌のヒトミルクオリゴ糖代謝関連酵素およびヒトミルクオリゴ糖合成に有用な酵素のX線結晶解析を行い、7種類の酵素の立体構造を明らかにした。
見込まれる波及効果
ビフィズス菌増殖因子と考えられるLNBのスケールアップ容易な製造方法の開発に成功し、今後の食品産業での利用が期待される。ビフィズス菌のヒトミルクオリゴ糖代謝経路を解明したことは、ビフィズス菌研究に新たな視点を与える成果となった。今後これらの成果を生かしてビフィズス菌の産業利用技術が大きく進展することが期待される。
主な発表論文
- Nishimoto M. and Kitaoka M.: Practical preparation of lacto-N-biose I, the candidate of the bifidus factor in human milk. Biosci. Biotechnol. Biochem. 71: 2101-2104 (2007)
- Nishimoto M. and Kitaoka M.: Identification of N-acetylhexosamine 1-kinase in the complete lacto-N-biose I/galacto-N-biose metabolic pathway inBifidobacterium longum. Appl. Environ. Microbiol. 73: 6444-6449 (2007)
- Suzuki R., et al.: Structural and thermodynamic analyses of solute-binding protein from Bifidobacterium longum specific for core I disaccharide and lacto-N-biose I. J. Biol. Chem. 283: 13165-13173 (2008)
- Wada J. et al.: Bifidobacterium bifidum lacto-N-biosidase, a critical enzyme for the degradation of human milk oligosaccharides with a type 1 structure. Appl. Environ. Microbiol. 74: 3996-4004 (2008)
- Hidaka M. et al.: The crystal structure of galacto-N-biose/lacto-N-biose I phosphorylase: a large deformation of a TIM-barrel scaffold. J. Biol. Chem. 284: 7273-7283 (2009)
研究のイメージ
