学位
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農学博士 ( 東京大学大学院 )
2026/04/03 更新
農学博士 ( 東京大学大学院 )
応用生化学
酵素学
微生物生態学
応用微生物学
ライフサイエンス / 構造生物化学
ライフサイエンス / 応用生物化学
ライフサイエンス / 応用微生物学
東京大学 大学院農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 博士課程
2009年4月 - 2013年3月
東京大学 農学生命科学研究科 応用生命工学専攻 修士課程
2007年4月 - 2009年3月
備考: 修士課程
明治大学 農学部 農芸化学科
2003年4月 - 2007年3月
明治大学 農学部 農芸化学科 准教授
2026年4月 - 現在
国・地域:日本国
明治大学 農学部 農芸化学科 専任講師
2023年4月 - 2026年3月
東京大学 大学院農学生命科学研究科 助教
2018年4月 - 2023年3月
独立行政法人日本学術振興会 特別研究員 PD
2016年4月 - 2018年3月
東京大学 大学院農学生命科学研究科 特任研究員
2013年4月 - 2016年3月
日本乳酸菌学会
2022年8月 - 現在
日本農芸化学会
日本応用糖質科学会
日本生物工学会
日本微生物生態学会
Crystal structure of plant γ-glutamyl peptidase 1: implications for sulfur metabolism and secondary metabolite biosynthesis. 国際誌
Kosei Sone, Takehiro Ito, Hibiki Sawada, Chihaya Yamada, Toma Kashima, Akimasa Miyanaga, Naoko Ohkama-Ohtsu, Shinya Fushinobu
The FEBS journal 2025年11月
Chihaya Yamada, Tomoe Kato, Yoshihito Shiono, Takuya Koseki, Shinya Fushinobu
The FEBS Journal 2025年1月
Crystal structure of glycoside hydrolase family 20 lacto-N-biosidase from soil bacterium Streptomyces sp. strain 142 査読
Noriki Fujio, Shinya Fushinobu, Chihaya Yamada
Journal of Applied Glycoscience 2025年
Noriki Fujio, Chihaya Yamada, Toma Kashima, Emiko Matsunaga, Robert J. Nash, Kaoru Takegawa, Shinya Fushinobu
FEBS Letters 598 ( 23 ) 2866 - 2875 2024年11月
Crystal structure of plant γ-glutamyl peptidase 1 with dual roles in sulfur metabolism and implications for oxidative stress regulation
Kosei Sone, Takehiro Ito, Chihaya Yamada, Toma Kashima, Akimasa Miyanaga, Naoko Ohkama-Ohtsu, Shinya Fushinobu
2024年11月
Protocatechuate hydroxylase is a novel group A flavoprotein monooxygenase with a unique substrate recognition mechanism. 国際誌
Nozomi Katsuki, Riku Fukushima, Yuki Doi, Shunsuke Masuo, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Shinya Fushinobu, Naoki Takaya
The Journal of biological chemistry 300 ( 1 ) 105508 - 105508 2024年1月
【総説:応用糖質科学シンポジウム】<i>Bifidobacterium bifidum</i>由来の硫酸化ムチン糖鎖および血液型抗原分解酵素の構造基盤
Toma Kashima, Toshihiko Katoh, Chihaya Yamada, Takane Katayama, Hisashi Ashida, Shinya Fushinobu
Bulletin of Applied Glycoscience 13 ( 4 ) 194 - 202 2023年12月
Identification and characterization of endo-α-, exo-α-, and exo-β-D-arabinofuranosidases degrading lipoarabinomannan and arabinogalactan of mycobacteria. 査読 国際誌
Michiko Shimokawa, Akihiro Ishiwata, Toma Kashima, Chiho Nakashima, Jiaman Li, Riku Fukushima, Naomi Sawai, Miku Nakamori, Yuuki Tanaka, Azusa Kudo, Sae Morikami, Nao Iwanaga, Genki Akai, Nobutaka Shimizu, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Kanefumi Kitahara, Katsunori Tanaka, Yukishige Ito, Shinya Fushinobu, Kiyotaka Fujita
Nature communications 14 ( 1 ) 5803 - 5803 2023年9月
A bacterial sulfoglycosidase highlights mucin O-glycan breakdown in the gut ecosystem. 査読 国際誌
Toshihiko Katoh, Chihaya Yamada, Michael D Wallace, Ayako Yoshida, Aina Gotoh, Moe Arai, Takako Maeshibu, Toma Kashima, Arno Hagenbeek, Miriam N Ojima, Hiromi Takada, Mikiyasu Sakanaka, Hidenori Shimizu, Keita Nishiyama, Hisashi Ashida, Junko Hirose, Maria Suarez-Diez, Makoto Nishiyama, Ikuo Kimura, Keith A Stubbs, Shinya Fushinobu, Takane Katayama
Nature chemical biology 2023年3月
Substrate complex structure, active site labeling and catalytic role of the zinc ion in cysteine glycosidase. 査読 国際誌
Shun Maruyama, Kota Sawano, Satoko Amaki, Takehiro Suzuki, Satoru Narita, Kenta Kimura, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Yukishige Ito, Naoshi Dohmae, Kiyotaka Fujita, Akihiro Ishiwata, Shinya Fushinobu
Glycobiology 32 ( 2 ) 171 - 180 2022年3月
Crystal structures of glycoside hydrolase family 136 lacto-N-biosidases from monkey gut- and human adult gut bacteria 査読
Chihaya Yamada, Takane Katayama, Shinya Fushinobu
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 86 ( 4 ) 464 - 475 2022年1月
Identification of difructose dianhydride I synthase/hydrolase from an oral bacterium establishes a novel glycoside hydrolase family 査読
Toma Kashima, Kouki Okumura, Akihiro Ishiwata, Machika Kaieda, Tohru Terada, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Kentaro Shimizu, Katsunori Tanaka, Motomitsu Kitaoka, Yukishige Ito, Kiyotaka Fujita, Shinya Fushinobu
Journal of Biological Chemistry 297 ( 5 ) 101324 - 101324 2021年11月
Cysteine Nucleophiles in Glycosidase Catalysis: Application of a Covalent β-l-Arabinofuranosidase Inhibitor. 査読 国際誌
Nicholas G S McGregor, Joan Coines, Valentina Borlandelli, Satoko Amaki, Marta Artola, Alba Nin-Hill, Daniël Linzel, Chihaya Yamada, Takatoshi Arakawa, Akihiro Ishiwata, Yukishige Ito, Gijsbert A van der Marel, Jeroen D C Codée, Shinya Fushinobu, Herman S Overkleeft, Carme Rovira, Gideon J Davies
Angewandte Chemie (International ed. in English) 60 ( 11 ) 5754 - 5758 2021年3月
Author Correction: Identification and characterization of a novel β-D-galactosidase that releases pyruvylated galactose (Scientific Reports, (2018), 8, 1, (12013), 10.1038/s41598-018-30508-4)
Yujiro Higuchi, Hitomi Matsufuji, Masanari Tanuma, Takatoshi Arakawa, Kazuki Mori, Chihaya Yamada, Risa Shofia, Emiko Matsunaga, Kosuke Tashiro, Shinya Fushinobu, Kaoru Takegawa
Scientific Reports 10 ( 1 ) 2020年12月
Butyrate producing colonic Clostridiales metabolise human milk oligosaccharides and cross feed on mucin via conserved pathways 査読
Michael Jakob Pichler, Chihaya Yamada, Bashar Shuoker, Camila Alvarez-Silva, Aina Gotoh, Maria Louise Leth, Erwin Schoof, Toshihiko Katoh, Mikiyasu Sakanaka, Takane Katayama, Chunsheng Jin, Niclas G. Karlsson, Manimozhiyan Arumugam, Shinya Fushinobu, Maher Abou Hachem
NATURE COMMUNICATIONS 11 ( 1 ) 2020年7月
Crystal structure of β-L-arabinobiosidase belonging to glycoside hydrolase family 121 査読
Keita Saito, Alexander Holm Viborg, Shiho Sakamoto, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Kiyotaka Fujita, Shinya Fushinobu
PLoS ONE 15 ( 6 ) 2020年6月
Crystallographic and cryogenic electron microscopic structures and enzymatic characterization of sulfur oxygenase reductase from Sulfurisphaera tokodaii 査読
Yuta Sato, Takashi Yabuki, Naruhiko Adachi, Toshio Moriya, Takatoshi Arakawa, Masato Kawasaki, Chihaya Yamada, Toshiya Senda, Shinya Fushinobu, Takayoshi Wakagi
Journal of Structural Biology: X 4 2020年
Haruka Seki, Yibo Huang, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Takashi Kinoshita, Shogo Iwamoto, Yujiro Higuchi, Kaoru Takegawa, Shinya Fushinobu
Journal of Biological Chemistry 294 ( 45 ) jbc.RA119.010842 - 17154 2019年11月
Understanding the Molecular Mechanism Underlying the High Catalytic Activity of <i>p</i>-Hydroxybenzoate Hydroxylase Mutants for Producing Gallic Acid 査読 国際誌
Yoshitaka Moriwaki, Mirai Yato, Tohru Terada, Seiji Saito, Noriyuki Nukui, Takumi Iwasaki, Tatsunari Nishi, Yuko Kawaguchi, Ken Okamoto, Takatoshi Arakawa, Chihaya Yamada, Shinya Fushinobu, Kentaro Shimizu
Biochemistry 58 ( 45 ) 4543 - 4558 2019年10月
Identification and characterization of a novel β-D-galactosidase that releases pyruvylated galactose 査読
Yujiro Higuchi, Hitomi Matsufuji, Masanari Tanuma, Takatoshi Arakawa, Kazuki Mori, Chihaya Yamada, Risa Shofia, Emiko Matsunaga, Kosuke Tashiro, Shinya Fushinobu, Kaoru Takegawa
Scientific Reports 8 ( 1 ) 2018年12月
Identification, functional characterization, and crystal structure determination of bacterial levoglucosan dehydrogenase 査読
Masayuki Sugiura, Moe Nakahara, Chihaya Yamada, Takatoshi Arakawa, Motomitsu Kitaoka, Shinya Fushinobu
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 293 ( 45 ) 17375 - 17386 2018年11月
Sharing of human milk oligosaccharides degradants within bifidobacterial communities in faecal cultures supplemented with Bifidobacterium bifidum 査読
Aina Gotoh, Toshihiko Katoh, Mikiyasu Sakanaka, Yiwei Ling, Chihaya Yamada, Sadaki Asakuma, Tadasu Urashima, Yusuke Tomabechi, Ayako Katayama-Ikegami, Shin Kurihara, Kenji Yamamoto, Gaku Harata, Fang He, Junko Hirose, Motomitsu Kitaoka, Shujiro Okuda, Takane Katayama
SCIENTIFIC REPORTS 8 2018年9月
Chihaya Yamada, Aina Gotoh, Mikiyasu Sakanaka, Mitchell Hattie, Keith A. Stubbs, Ayako Katayama-Ikegami, Junko Hirose, Shin Kurihara, Takatoshi Arakawa, Motomitsu Kitaoka, Shujiro Okuda, Takane Katayama, Shinya Fushinobu
CELL CHEMICAL BIOLOGY 24 ( 4 ) 515 - + 2017年4月
Isolation and characterization of a thermostable lipase from Bacillus thermoamylovorans NB501 査読
Chihaya Yamada, Kota Sawano, Noriyasu Iwase, Masaki Matsuoka, Takatoshi Arakawa, Shigeo Nishida, Shinya Fushinobu
JOURNAL OF GENERAL AND APPLIED MICROBIOLOGY 62 ( 6 ) 313 - 319 2016年
Conductive iron oxides accelerate thermophilic methanogenesis from acetate and propionate 査読
Chihaya Yamada, Souichiro Kato, Yoshiyuki Ueno, Masaharu Ishii, Yasuo Igarashi
Journal of Bioscience and Bioengineering 119 ( 6 ) 678 - 682 2015年6月
Crystal structure of a feruloyl esterase belonging to the tannase family: A disulfide bond near a catalytic triad 査読
Kentaro Suzuki, Akane Hori, Kazusa Kawamoto, Ratna Rajesh Thangudu, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi, Masahiro Samejima, Chihaya Yamada, Takatoshi Arakawa, Takayoshi Wakagi, Takuya Koseki, Shinya Fushinobu
PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS 82 ( 10 ) 2857 - 2867 2014年10月
Reduction of Fe(III) oxides by phylogenetically and physiologically diverse thermophilic methanogens. 査読 国際誌
Chihaya Yamada, Souichiro Kato, Satoshi Kimura, Masaharu Ishii, Yasuo Igarashi
FEMS microbiology ecology 89 ( 3 ) 637 - 45 2014年9月
Inhibitory effects of ferrihydrite on a thermophilic methanogenic community. 査読
Chihaya Yamada, Souichiro Kato, Yoshiyuki Ueno, Masaharu Ishii, Yasuo Igarashi
Microbes and environments 29 ( 2 ) 227 - 30 2014年
Kineosphaera nakaumiensis sp nov., a novel actinobacterial species of the genus Kineosphaera isolated from sediments in Lake Nakaumi 査読
Chihaya Yamada, Yoshihide Matsuo, Hiroaki Kasai, Akira Yokota, Jaewoo Yoon
JOURNAL OF GENERAL AND APPLIED MICROBIOLOGY 59 ( 1 ) 33 - 38 2013年
Bacteria community analysis of compost by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) method 査読
Ngo Duc Duy, Dao Thi Thu Hien, Hoang Quoc Khanh, Nguyen Thi Tuong Vi, Pedro Mannix, Chihaya Yamada, Kouji Yoshida, Yasuo Igarashi
Vietnam Journal of Biology 34 ( No 3SE ) 118 - 124 2012年
酪酸産生菌Roseburia inulinivorans由来のLewis a/b抗原特異的なGH136ファミリー糖質加水分解酵素のX線結晶構造解析
熊谷優, 鹿島騰真, 伏信進矢, ABOU HACHEM Maher, 山田千早
日本応用糖質科学会大会・応用糖質科学シンポジウム講演要旨集 74th-14th 2025年
ウサギやハチなど動物由来のビフィズス菌が持つヒトミルクオリゴ糖分解酵素の生物学的意義
石川遥菜, 野間愛叶, 熊谷優, 山口啓, 山田千早, 山田千早
日本応用糖質科学会大会・応用糖質科学シンポジウム講演要旨集 74th-14th 2025年
腸内細菌による硫酸化ムチン糖鎖の新規分解経路の発見と解析
加藤紀彦, 山田千早, 伏信進矢, 片山高嶺
生化学 96 ( 2 ) 2024年
伝統的壺造り純米黒酢醸造において酢酸発酵を支える乳酸菌Lactobacillus acetotolerans黒酢株の単離とゲノム解析
高村和花, 松谷峰之介, 川崎信治, 藤井暁, 新井博之, 山田千早
日本農芸化学会関東支部講演要旨集(CD-ROM) 2024 2024年
日本人に特徴的な還元的酢酸生成菌の多様性解析と共培養実験による酢酸生成への寄与
山口啓, 山田千早, 加藤創一郎
日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2024 2024年
結核菌が持つ特徴的な細胞壁多糖を分解する新規酵素の構造と機能の解明
福島陸, 石渡明弘, 藤田清貴, 荒川孝俊, 山田千早, 伏信進矢, 伏信進矢
応用糖質科学 13 ( 3 ) 2023年
Bifidobacterium bifidum由来の硫酸化ムチン糖鎖および血液型抗原分解酵素の構造基盤
鹿島騰真, 加藤紀彦, 山田千早, 片山高嶺, 芦田久, 伏信進矢, 伏信進矢
応用糖質科学 13 ( 4 ) 2023年
ヒト・動物の腸内に生息する嫌気性細菌の代謝機能 ビフィズス菌やメタン菌の代謝機能から応用研究への展開
山田千早
化学と生物 60 ( 9 ) 2022年
Fusarium oxysporum12S由来ラムノースグルクロン酸リアーゼの中性子結晶構造解析
矢野直峰, 近藤辰哉, 日下勝弘, 山田太郎, 荒川孝俊, 山田千早, 阪本龍司, 伏信進矢
量子ビームサイエンスフェスタ(Web) 2021 2022年
霊長類腸内細菌由来母乳オリゴ糖分解酵素と専用シャペロンのX線結晶構造解析とBioSAXS
星野菜摘, 山田千早, 山田千早, 清水伸隆, 荒川孝俊, 荒川孝俊, 片山高嶺, 伏信進矢, 伏信進矢
量子ビームサイエンスフェスタ(Web) 2021 2022年
カラメル化糖に作用するビフィズス菌の新規exo-α-D-fructofuranosidaseの構造解析
鹿島騰真, 奥村公喜, 荒川孝俊, 山田千早, 石渡明弘, 伊藤幸成, 藤田清貴, 伏信進矢
応用糖質科学 11 ( 2 ) 2021年
阻害剤を用いたGH127β-L-アラビノフラノシダーゼの反応機構に関する研究
味木智子, 成田覚, 成田覚, 鈴木健裕, 澤野孝太, 荒川孝俊, 山田千早, 藤田清貴, 伊藤幸成, 伊藤幸成, 堂前直, 石渡明弘, 伏信進矢
日本農芸化学会関東支部講演要旨集(CD-ROM) 2020 2020年
Sulfolobus tokodaii由来sulfur oxygenase reductaseのクライオ電子顕微鏡を用いた近原子分解能単粒子解析
佐藤優太, 安達成彦, 守屋俊夫, 荒川孝俊, 荒川孝俊, 川崎政人, 山田千早, 山田千早, 矢吹崇吏, 若木高善, 千田俊哉, 伏信進矢, 伏信進矢
日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2020 2020年
GH127β-L-アラビノフラノシダーゼと阻害剤の複合体構造
澤野孝太, 成田覚, 成田覚, 荒川孝俊, 荒川孝俊, 山田千早, 山田千早, 藤田清貴, 石渡明弘, 伊藤幸成, 伏信進矢, 伏信進矢
日本農芸化学会大会講演要旨集(Web) 2019 2019年
Bifidobacterium bifidumによるヒト母乳オリゴ糖分解物のクロスフィーディングがビフィズスフローラ形成を促す
後藤愛那, 後藤愛那, 阪中幹祥, 阪中幹祥, 片山高嶺, 片山高嶺, 栗原新, 栗原新, 加藤紀彦, LING Yiwei, 山田千早, 朝隈貞樹, 浦島匡, 苫米地祐輔, 片山礼子, 山本憲二, 原田岳, 何方, 廣瀬潤子, 北岡本光, 奥田修二郎
Institute for Fermentation, Osaka. Research Communications ( 33 ) 2019年
新規ファミリーに属するビフィズス菌由来ラクト-N-ビオシダーゼの立体構造 (応用糖質科学シンポジウム)
山田 千早, 片山 高嶺, Hattie Mitchell, Stubbs Keith A., 荒川 孝俊, 伏信 進矢
応用糖質科学 = Bulletin of applied glycoscience : 日本応用糖質科学会誌 7 ( 2 ) 63 - 68 2017年
ラクト-N-ビオシダーゼ(LnbX)の機能から考える母乳オリゴ糖を介したビフィズス菌と母乳栄養児の共生・共進化
後藤愛那, 片山高嶺, 山田千早, 伏信進矢, 櫻間晴子
酵素工学ニュース ( 78 ) 2017年
3P-184 オカラと廃食用油を用いた好気高温固体発酵システムへの好熱性油脂分解菌の添加効果(培養工学,一般講演)
岩瀬 徳康, 山田 千早, 松岡 真生, 西田 茂雄, 祥雲 弘文, 若木 高善, 伏信 進矢
日本生物工学会大会講演要旨集 65 234 - 234 2013年
2P-052 好気高温固体発酵システムから単離した好熱性リパーゼ産生菌とその酵素学的性質の解析(酵素学,酵素工学,一般講演)
山田 千早, 松岡 真生, 岩瀬 徳康, 西田 茂雄, 祥雲 弘文, 若木 高善, 伏信 進矢
日本生物工学会大会講演要旨集 65 116 - 116 2013年
伝統的壺造り純米黒酢醸造において酢酸発酵を支える乳酸菌Lactobacillus acetotolerans黒酢株の単離とゲノム解析
高村 和花, 松谷 峰之介, 川﨑 信治, 藤井 暁, 新井 博之, 山田 千早
日本農芸化学会関東支部2024年度大会 2024年8月
ヒト・サルの腸内細菌由来ヒトミルクオリゴ糖分解酵素の結晶構造解析とAlphaFold2を使ってみた感想 招待
山田 千早
JBAセミナー"未来へのバイオ技術"勉強会「テクニカルシリーズⅡ AlphaFold2が与えた実験構造生物学への衝撃 2022年5月
ヒト・動物の腸内細菌由来GH136に属するラクト-N-ビオシダーゼの結晶構造解析 招待
日本応用糖質科学会東日本支部シンポジウム 2021年
嫌気性細菌の代謝解析とその応用利用 招待
山田 千早
日本生物工学会東日本支部 賀詞交換会 2020年
子育てと研究の両立に向けた工夫について 招待
山田千早
日本微生物生態学会 ランチセミナー 2017年
新規ファミリーに属するビフィズス菌由来ラクト-N-ビオシダーゼの立体構造
山田千早
日本応用糖質科学会シンポジウム 2016年9月
若手女性研究者賞
2021年3月 日本農芸化学会
日本生物工学会東日本支部長賞
2018年8月 日本生物工学会
離乳期に主要な酪酸生成腸内細菌におけるヒトミルクオリゴ糖分解酵素の 分子メカニズムとヒト健康への寄与への助成
2024年10月 - 2027年3月
武田科学振興財団 2024年度武田科学振興財団研究助成金 ライフサイエンス
離乳期に主要な酪酸生成腸内細菌におけるヒトミルクオリゴ糖分解酵素の, 分子メカニズムとヒト健康への寄与への助成
担当区分:研究代表者
ヒト腸内細菌由来の新規なルイス血液型糖鎖抗原利用因子の構造機能解析
研究課題/領域番号:21K15025 2021年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
山田 千早
配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )
腸内細菌が酢酸や酪酸など短鎖脂肪酸を生成することでヒトの健康に寄与している。乳児の腸内は母乳を飲むことで一時的にビフィズス菌が優勢になるが、離乳とともにビフィズス菌が減少し他の腸内細菌に置き代わることで成人の腸内細菌叢へと変化する。我々は、離乳期の子供の腸内に存在する酪酸生成Roseburia属細菌が母乳中に含まれるヒトミルクオリゴ糖からルイスa/b抗原を菌体外で切り出し取り込むというビフィズス菌とは異なる方法で利用していることと、それに関わる新規な酵素・タンパク質を発見した。本研究では、これらの酵素および取り込みタンパク質の立体構造を明らかにすることで離乳期における腸内細菌叢形成について分子レベルでの機能理解を深めることを目的とした。
初年度は、Roseburia属細菌由来の新規な糖質加水分解酵素の構造解析に特化して取り組んだ。共同研究先のデンマーク工科大学から凍結保存された精製タンパク質を送ってもらっていたため、それらを溶解してリガンドとなるフコースを添加した条件をはじめとして様々な結晶化条件を検討したが、結晶が得られなかった。初年度後半から発現プラスミドを共同研究先から譲渡してもらい自ら精製タンパク質を発現し精製したが、活性が検出されないことがわかり、再度コンストラクトおよび発現条件の検討を行うことになった。また、AlphaFold2 Colabを使ってコンストラクトの検討を行い発現プラスミドの載せ替えなどを行なった。今後、それらの発現検討を試みた後に、結晶化およびクライオ電子顕微鏡による構造解析を行うことを予定している。
2021年 - 2023年
科学技術振興機構 戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ACT-X
山田 千早
担当区分:研究代表者
乳児期から離乳期にかけてどのような腸内細菌叢が形成されるかがその後の健康に影響すると言われています。母乳オリゴ糖は乳児の腸内にビフィズス菌を増殖させる機能が知られていますが、最近、酪酸生成菌も増殖させることがわかってきました。そこで13Cラベル母乳オリゴ糖を用いてビフィズス菌を中心とした腸内細菌の種間関係を明らかにすることで母乳オリゴ糖の機能性をより正しく理解することを目指します。
腸内細菌が有する酵素特異的な専用シャペロンによるフォールディングメカニズムの解明
研究課題/領域番号:18K14388 2018年4月 - 2021年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
山田 千早
配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )
近年、母乳オリゴ糖分解酵素(LnbX)に対して特異的に作用するシャペロン(LnbY)が発見されたが、相同配列が他のシャペロンに限らず見つからないため機能を推測することができていない。そこで本研究課題では、LnbXの下流に存在し菌体外で働くと推測される専用シャペロンLnbYによるフォールディング作用機構を明らかにすることを目的とする。
共同研究者のグループが新規なLnbXホモログを発見し、それらも活性型の構造をとる際にシャペロンを必要とすることがわかった。ほとんどのホモログはシャペロン様配列が別のORFに存在していたが、それとは全く異なり、LnbXホモログのN末側にシャペロン様配列が存在していた。構造解析を行ったところ、1.4Åの分解能でLNBとの複合体構造が得られた。LnbXホモログのドメインはLnbXと同じβヘリックス構造をしていた。シャペロン様ドメインは8本のαヘリックスからなり、これまでに報告のない新規な構造をしていた。もっとも類似している構造は、Helicobacter pylori由来のPPIaseであったが、類似していたのは一部分のみだった。LnbYの結晶構造解析には現段階で成功していないが、ホモログのシャペロン様構造を明らかにした。LnbYとの相同性は22%と低く、今後、構造を明らかにしたシャペロンがLnbXに働くかどうか特異性を調べる予定である。本研究成果はNature communicationsに掲載される。
ヒト‐ビフィズス菌の共生・共進化機構の解明:酵素機能から迫る腸内生態学
研究課題/領域番号:16J09251 2016年4月 - 2019年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
山田 千早
配分額:3250000円 ( 直接経費:2500000円 、 間接経費:750000円 )
本研究では、ヒトの腸内環境という生態系において、母乳オリゴ糖をめぐって繰り広げられるビフィズス菌を中心とした各種腸内細菌の種間関係を生態学的な視点および代謝動態学的な視点から解明することにより、ヒトと腸内細菌との共生・共進化メカニズムを紐解くことを目的とする。まず、乳幼児型のビフィズス菌4種(B. bifidum JCM1254, B. breve JCM1192, B. infantis JCM1222, B. longum JCM1217)を共培養し、母乳オリゴ糖をめぐるビフィズス菌4種の競合関係を明らかにすることを目的としてin vitro実験を行った。組み合わせとしては、ラクト-N-ビオシダーゼ活性を有するビフィズス菌2種(B. bifidumおよびB. longum)を同じ割合になるように混合し共培養実験を行った。ラクトース、ラクト-N-ビオース、ラクト-N-テトラオースを添加した培養条件すべてにおいて、B. bifidumが90%を占め優先化することが示された。同じ培地条件で純粋培養実験を行った際にはB. bifidumおよびB. longumは同程度増殖したことを確認している。このことから、母乳オリゴ糖の1種ラクト-N-テトラオースやラクトース、ラクト-N-ビオースを優先的に利用するのはB. bifidumの方であることが、in vitroの実験から示された。4種すべてのビフィズス菌を共培養した際にもB. bifidumが優先的に増殖することが示された。ラクト-N-ビオースを添加した条件ではB. bifidumだけでなくB. breveが優先的に増殖した。以上の共培養実験の結果から、乳幼児型のビフィズス菌4種の中で、B. bifidumが優先的に増殖することが示された。
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