ムチン糖鎖とその腸内細菌叢による分解

2023年6月29日 15:55

公開日: 2023年6月15日
ムチン糖鎖とその腸内細菌叢による分解

https://link.springer.com/article/10.1007/s10719-023-10124-9

山口正則
山本健司
糖鎖ジャーナル (2023)この記事を引用する
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概要
ヒトの腸管には、「腸内細菌叢」と総称される非常に多くの微生物が生息している。腸管上皮は緻密な粘液層で覆われており、腸内細菌叢が宿主の下層組織に侵入するのを防いでいる。最近の研究から、粘液層の成熟と機能は腸内細菌叢に強く影響されることが明らかになっており、腸内細菌叢の構造と機能の変化はいくつかの疾患に関与している。腸管粘液層は微生物と宿主との間の重要な界面にあるため、その破壊は腸内細菌の侵入につながり、最終的には炎症や感染を引き起こす。粘液は糖鎖を豊富に含むムチンによって構成されており、ムチンの複雑な糖鎖の様々な構造は、ムチン糖鎖と結合し、時にはそれを栄養源として分解することができる明確な粘膜関連細菌を選択することができる。ムチン糖鎖は多様な分子であるため、ムチン糖鎖の分解は複雑なプロセスであり、幅広い糖鎖分解酵素を必要とする。ヒトの健康における粘液関連微生物の役割が認識されるようになったため、常在細菌が宿主のムチン糖鎖をどのように分解し、利用しているかが注目されている。本総説では、ムチンの分解に焦点を当て、宿主のムチン糖鎖と腸内常在菌の関係について概説する。
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参考文献
Bansil, R., Turner, B.S.: 粘液の生物学：組成、合成、組織化. Drug Deliv. Drug Deliv. Rev. 124, 3-15 (2018). https://doi.org/10.1016/j.addr.2017.09.023
論文 CAS PubMed Google Scholar
Ballester、B., Milara、J., Cortijo、J.: Mucins as a new frontier in pulmonary fibrosis. J. Clin. Med. 8, 1447 (2019). https://doi.org/10.3390/jcm8091447
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Johansson, M.E.V., Hansson, G.C.: Immunological aspects of intestinal mucus and mucins. Nat. Immunol. 16, 639-649 (2016). https://doi.org/10.1038/nri.2016.88
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸の膜ムチンが一目でわかる。J. Cell Sci. 133, jcs240929 (2020). https://doi.org/10.1242/jcs.240929
腸管粘膜のムチンがどのような役割を果たしているのか。Mucosal Immunol. 1, 183-197 (2008)
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Alemao,C.A.、Budden,K.F.、Gomez,H.M.、Rehman,S.F.、Marshall,J.E.、Shukla,S.D.、Donovan,C.、Foster,S.C.、Yang,I.A.、Keely,S、粘膜バリアと免疫障害に対する食事と細菌マイクロバイオームの影響。アレルギー 76, 714-734 (2021). https://doi.org/10.1111/all.1454
論文 PubMed Google Scholar
ムチンとマイクロバイオーム。Annu. Rev. Biochem. 89, 769-793 (2020). https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-011520-105053
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
アリケ, L., ハンソン, G.C.: 高密度O-グリコシル化MUC2ムチンは腸を保護し、常在菌の餌となる。J. Mol. Biol. 428, 3221-3229 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.02.010
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ムチン型O-糖鎖と腸内恒常性維持におけるその役割。Glycobiology 23, 1026-1037 (2013). https://doi.org/10.1093/glycob/cwt045
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
哺乳類が腸内細菌叢の形成に関与していることを明らかにした。PLoS One 9, e85254 (2014). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085254
Morrison, D.J., Preston, T.: 腸内細菌叢による短鎖脂肪酸の形成とヒトの代謝への影響。Gut Microbes 7, 189-200 (2016). https://doi.org/10.1080/19490976.2015.1134082
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
糖鎖代謝がヒト腸内細菌叢をどのように形成するか。Nat. 微生物学（Rev. Microbiol. 10, 323-335 (2012). https://doi.org/10.1038/nrmicro2746
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内細菌と粘液の相互作用を研究するための実験モデル。FEMS Microbiol. Rev. 43, 457-489 (2019). https://doi.org/10.1093/femsre/fuz013
論文 CAS PubMed Google Scholar
Berkhout, M.D., Plugge, C.M., Belzer, C.: How microbial glycosyl hydrolase activity in the gut mucosa initiates microbial crossfeeding. Glycobiology 32, 182-200 (2022). https://doi.org/10.1093/glycob/cwab105
論文 CAS PubMed Google Scholar
ムチン糖タンパク質の糖鎖に作用する新規ビフィズス菌グリコシダーゼ. J. Biosci. バイオエンジニアリング. 99, 457-465 (2005). https://doi.org/10.1263/jbb.99.457
論文 CAS PubMed Google Scholar
北岡正樹, 片山知之, 山本和彦: ビフィズス菌におけるヒト由来ミルクオリゴ糖の代謝経路. In：薗本和彦、横田明彦（編）乳酸菌とビフィズス菌：先端研究の進展, pp.53-65. Caiser Academic Press, Poole (2011)
Google Scholar
Johansson、M.E.V.、Ambort、D.、Pelaseyed、T.、Schutte、A.、Gustafsson、J.K.、Ermund、A.、Subramani、D.B.、Holmen-Larrson、J.M.、Thomsson、K.A.、Bergstrom、J.H、腸の粘液層の構成と機能的役割。Cell Mol. 生命科学 68, 3635-3641 (2011). https://doi.org/10.1007/s00018-011-0822-3
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒトのムチン遺伝子の構造構成と分類。Front. Biosci. (Landmark Ed) 6, 1192-1206 (2001). https://doi.org/10.2741/moniaux
論文 Google Scholar
ヒト腸内細菌叢におけるムチン糖鎖の探索。Front. Genet. 6, 81 (2015). https://doi.org/10.3389/fgene.2015.00081
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌叢におけるムチンの糖鎖形成機構を解明する。ヒト消化管ムチンと細菌の結合に関与する細菌アドヘシン。Biochem. Soc. Trans. 45, 389-399 (2017). https://doi.org/10.1042/BST20160167
論文 CAS PubMed Google Scholar
Paone、P.、Cani、P.D： Mucus barrier, mucins and gut microbiota: the expected slimy partners? Gut 69, 2232-2243 (2020). https://doi.org/10.1136/gutjnl-2020-322260
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸管粘液層の正常化には長期的な微生物コロニー形成が必要である。Cell Host Microbe 18, 582-592 (2015). https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.10.007
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
胃MUC5ACおよびMUC6は、サイズ、糖鎖付加および組織分布が異なる大型オリゴマー型ムチンである。Biochem. J. 364, 191-200 (2002). https://doi.org/10.1042/bj3640191
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内細菌感染におけるムチンの動態。PLoS One 3, e3952 (2008). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003952
柴原博之、東正人、郡山千春、横山聡、北園郁夫、久留宮靖子、成田雅史、久世聡、京兼哲也、三田聡、新井智子、加藤俊一、湯浅直樹、山口亮一、窪田裕之、鈴木邦彦、柴原博之、東正人、郡山千春、横山聡、北園郁夫、久世聡、京兼哲也、三田聡、新井智子、加藤俊一、湯浅直樹、山口亮一、小腸癌の転帰におけるムチン（MUC）発現の病理生物学的意義。PLoS One 9, e86111 (2014). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0086111
コーフィールド、A.P：ムチン：粘膜保護に生物学的に関連する糖鎖バリア。Biochim. Biophys. Acta Gen. 1850, 236-252 (2015). https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2014.05.003
記事CAS Google Scholar
Brockhausen, I., Schachter, H., Stanley, P： O-GalNAc糖鎖。Varki, A., Cummings, R.D., Esko, J.D., Freeze, H.H., Stanley, P., Bertozzi, C.R., Hart, G.W., Etzler, M.E. (eds.) Essentials of Glycobiology, 2nd Edn., pp.115-127. コールド・スプリング・ハーバー、ニューヨーク (2009)
Robbe, C., Capon, C., Coddeville, B., Michalski, J.C.: 正常ヒトの腸管ムチンにおけるO-糖鎖の構造的多様性と特異的分布. Biochem. J. 384, 307-316 (2004). https://doi.org/10.1042/BJ20040605
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Kudelka、M.R.、Ju、T.、Heimburg-Molinaro、J.、Cummings、R.D：単純糖鎖から複雑な疾患へ-癌におけるムチン型O-糖鎖。Adv. Cancer Res. 126, 53-135 (2015). https://doi.org/10.1016/bs.acr.2014.11.002
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Sperandio,B.、Fischer,N.、Joncquel Chevalier-Curt,M.、Rossez,Y.、Roux,P.、Robbe Masselot,C.、Sansonetti,P.J：病原性Shigella flexneriは粘液産生細胞におけるゲル形成ムチンの分泌、発現および糖鎖付加に影響を及ぼす。Infect. Immun. 81, 3632-3643 (2013). https://doi.org/10.1128/IAI.00551-13
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
(1)ムチン型O-グリコシド(O-Glycシド)は、粘液産生細胞においてムチンを形成する：ムチン型O-グリカン：炎症性腸疾患におけるバリア、微生物叢、免疫アンカー。J. Inflamm. Res. 14, 5939-5953 (2021). https://doi.org/10.2147/JIR.S327609
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内細菌叢の組成は大腸粘液バリアを形成する。EMBO Rep. 16, 164-177 (2015). https://doi.org/10.15252/embr.201439263
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸管杯細胞とムチンの健康と疾患における役割：最近の知見と進歩。(1)消化器病学的研究. Gastroenterol Rep. 12, 319-330 (2010). https://doi.org/10.1007/s11894-010-0131-2
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
Sommer, F., Bäckhed, F.: 腸内細菌叢-宿主の発生と生理の支配者-. Nat. 微生物学（Rev. Microbiol. 11, 227-238 (2013). https://doi.org/10.1038/nrmicro2974
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸内細菌叢は、宿主の発生と生理を司る。Nat. Commun. 6, 8292 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms9292
論文 CAS PubMed Google Scholar
ゾンマー、F.、アダム、N.、ヨハンソン、M.E.V.、夏、L.、ハンソン、G.C.、Bäckhed、F.：コア1 O-グリカン欠損マウスにおける粘液のグリコシル化の変化は、微生物叢組成と腸内構造に影響を及ぼす。PLoS One 9, e85254 (2014). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085254
シュローダー、B.O：腸管粘液層が腸内細菌叢をどのように管理しているか。Gastroenterol. Rep. 7, 3-12 (2019). https://doi.org/10.1093/gastro/goy052
記事 Google Scholar
腸管Muc2ムチンのO-グリコシル化は微生物叢に影響され、グリコシルトランスフェラーゼの発現差によって制御される。Glycobiology 27, 318-328 (2017). https://doi.org/10.1093/glycob/cww134
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
オリゴ糖の多様性と生物学的機能との関連における進化的考察。Glycobiology 9, 747-755 (1999). https://doi.org/10.1093/glycob/9.8.747
論文 CAS PubMed Google Scholar
田代昌彦, 岩田暁, 山内正俊, 清水浩一, 岡田暁, 石黒直樹, 猪島靖：血清アミロイドA3タンパク質のN末端領域はNF-κBを活性化し、マウス大腸上皮細胞におけるMUC2ムチンのmRNA発現をアップレギュレートする。PLoS One 12, e0181796 (2017). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181796
糖鎖生物学（Glycobiology） 23, 107 (2017): 腸内細菌による宿主糖鎖の消費。Glycobiology 23, 1038-1046 (2013). https://doi.org/10.1093/glycob/cwt040
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
(1)糖鎖の機能的な利用、(2)糖鎖の機能的な利用、(3)糖鎖の機能的な利用、(4)糖鎖の機能的な利用、(5)糖鎖の機能的な利用、(6)糖鎖の機能的な利用。Front. Microbiol. 11, 591568 (2020). https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.591568
また、腸内細菌が糖鎖を利用する際の分子生物学的知見は、腸内微生物学（Front. Microbiol. Eur. Med. 薬理学。Sci. 23, 8075-8083 (2019). https://doi.org/10.26355/eurrev_201909_19024
論文 CAS PubMed Google Scholar
Ndeh, D., Gilbert, H.J.: Biochemistry of complex glycan depolymerisation by the human gut microbiota. FEMS Microbiol. Rev. 42, 146-164 (2018). https://doi.org/10.1093/femsre/fuy002
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸内ムチンの細菌認識に関する構造学的知見。Curr. Opin. Struct. Biol. 28, 23-31 (2014). https://doi.org/10.1016/j.sbi.2014.07.002
論文 CAS PubMed Google Scholar
このように、大腸菌の病原性遺伝子は、上皮細胞との相互作用に応答して転写調節を受ける。Infect. Immun. 81, 259-270 (2013). https://doi.org/10.1128/IAI.00919-12
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ジョンクェル・シュヴァリエ・クルト（Joncquel Chevalier Curt）、M.、ルコワント（Lecointe）、K.、ミハラシュ（Mihalache）、A.、ロッセ（Rossez）、Y.、ゴッセ（Gosset）、P.、レオナール（Léonard）、R.、ロブ・マセロ（Robbe-Masselot）、C：ヘリコバクター・ピロリに感染したヒト胃ムチンのグリコシル化には、変化か適応か、二つの道がある。Glycobiology 25, 617-631 (2015). https://doi.org/10.1093/glycob/cwv004
Dhanani, A.S., Bagchi, T.: ムチンに応答するアドヘシンEF-Tuの発現と、乳酸菌の接着および腸内病原体のムチンに対する競合阻害におけるその役割。J. Appl. Microbiol. 115, 546-554 (2013). https://doi.org/10.1111/jam.12249
論文 CAS PubMed Google Scholar
乳酸菌の消化管粘液への適応には構造的基盤がある。Environ. Microbiol. 16, 888-903 (2014). https://doi.org/10.1111/1462-2920.12377
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒト腸内共生細菌のムチンO-グリカン利用に関与するSusDホモログBT1043の構造。生化学 48, 1532-1542 (2009). https://doi.org/10.1021/bi801942a
論文 CAS PubMed Google Scholar
また、このような糖鎖結合タンパク質は、ムチンのO-グリカン利用を促進することが知られている。PLoS One 6, e17315 (2011). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017315
Tremaroli, V., Backhed, F.: 腸内細菌叢と宿主代謝の機能的相互作用。Nature 489, 242-249 (2012). https://doi.org/10.1038/nature11552
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸内細菌叢と宿主代謝の機能的相互作用：上皮界面における細菌と粘液。Best Pract. 臨床のベストプラクティス。Gastroenterol. 27, 25-38 (2013). https://doi.org/10.1016/j.bpg.2013.03.001
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌は、粘膜糖鎖の採食により、糖分解酵素を持つ共生菌の体力と感染力を向上させる。Cell Host Microbe. 4, 447-457 (2008). https://doi.org/10.1016/j.chom.2008.09.007
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
山田哲也, 日野聡, 飯島裕之, 玄田哲章, 青木理恵, 永田亮, 韓基昊, 廣田正樹, 木梨康博, 小口博之, 須田和彦, 古澤靖之, 藤村由美子、ムチンO-糖鎖は共生合成を促進し、腸管免疫恒常性を維持する。EBioMedicine 48, 513-525 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2019.09.008
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Rajilić-Stojanović, M., de Vos, W.M.: The first 1000 cultured species of the human gastrointestinal microbiota. FEMS Microbiol. Rev. 38, 996-1047 (2014). https://doi.org/10.1111/1574-6976.12075
論文 CAS PubMed Google Scholar
Wexler、A.G.、Goodman、A.L.：内部からの視点：バクテロイデスはマイクロバイオームの窓である。微生物学. Microbiol. 25, 17026 (2017). https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2017.26
論文 CAS Google Scholar
Brown、H.A.、Koropatkin、N.M.：バクテロイデスSus様パラダイムにおける宿主糖鎖利用。Glycobiology 31, 697-706 (2021). https://doi.org/10.1093/glycob/cwaa054
論文 CAS PubMed Google Scholar
また、このような糖鎖の利用は、バクテロイデス・フラギリスの腸管外感染における選択的優位性である。を発見した。Natl.Acad.U.S.A。Sci. U.S.A. 111, 12901-12906 (2014). https://doi.org/10.1073/pnas.1407344111
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
また、このような研究は、日本人の腸内細菌叢の安定性・特異性を明らかにする上で重要な役割を担っている。Nature 501, 426-429 (2013). https://doi.org/10.1038/nature12447
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内細菌叢による多糖類の分解とヒトの健康・疾病への影響. J. Mol. Biol. 428, 3230-3252 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.06.021
論文 CAS PubMed Google Scholar
(1)糖鎖分解酵素は、糖鎖を分解する酵素であり、糖鎖を分解する酵素である。Glycobiology 30, 49-57 (2019). https://doi.org/10.1093/glycob/cwz069
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ロバーツ、G.、タレリ、E.、ホーマー、K.A.、フィルポット・ハワード、J.、ベイトン、D：高マンノース型糖タンパク質上でのエンテロコッカス・フェカリスの増殖を媒介するエンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ活性の産生。J. Bacteriol. 182, 882-890 (2000). https://doi.org/10.1128/JB.182.4.882-890.2000
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
乳酸菌の消化管粘液への適応には構造的基盤がある。Environ. Microbiol. 16, 888-903 (2014). https://doi.org/10.1111/1462-2920.12377
論文 CAS PubMed Google Scholar
乳酸菌NCFMにおける推定接着因子の機能解析。Appl. Environ. Microbiol. 71, 8344-8351 (2005). https://doi.org/10.1128/AEM.71.12.8344-8351.2005
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Appl. Environ. Microbiol. 68, 2330-2336 (2002). https://doi.org/10.1128/AEM.68.5.2330-2336.2002
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
マシアス-ロドリゲス、M.E.、ザゴレック、M.、アセンシオ、F.、バスケス-ジュアレス、R.、ロハス、M：ラクトバチルス・ファーメンタムBCS87は、細胞表面に粘液およびムチン結合タンパク質を発現する。J. Appl. Microbiol. 107, 1866-1874 (2009). https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04368
論文 PubMed Google Scholar
IBD粘膜に多く存在する粘液溶解性細菌は、in vitroで他の細菌によるムチンの利用を増強する。Am. J. Gastroenterol. 105, 2420-2428 (2010). https://doi.org/10.1038/ajg.2010.281
論文 CAS PubMed Google Scholar
ビフィズス菌由来スルホグリコシダーゼがムチン糖鎖の利用に関与していることを明らかにした。バイオサイエンス。バイオテクノロジー。Biochem. 81, 2018-2027 (2017). https://doi.org/10.1080/09168451.2017.1361810
論文 CAS PubMed Google Scholar
山本和彦：グリコテクノロジーへの応用を目指したヘテロオリゴ糖の微生物代謝の生物学的解析．Biosci. Biotechnol. Biochem. 76, 1815-1827 (2012). https://doi.org/10.1271/bbb.120401J
論文 CAS PubMed Google Scholar
このような生物学的な背景の下で、私たちは、生物学的な観点からの生物学的な研究を進めています、また、このような微生物群は、乳幼児期における乳汁利用のための適応を明らかにした。このような背景のもと、ビフィズス菌のゲノム配列が明らかになった。Natl. Acad. 米国 105, 18964-18969 (2008). https://doi.org/10.1073/pnas.0809584105
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内乳酸菌およびビフィズス菌による宿主由来糖鎖の利用。Front. Microbiol. 9, 1917 (2018). https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01917
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
ビフィズス菌の宿主糖鎖に対する酵素的適応：グリコシド加水分解酵素と糖鎖結合モジュールから見た. 微生物 8, 481 (2020). https://doi.org/10.3390/microorganisms8040481
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒト腸管ムチン分解菌Akkermansia muciniphila gen. Int. J. Syst. 微生物学 54, 1469-1476 (2004). https://doi.org/10.1099/ijs.0.02873-0
このような背景のもとで、ヒト腸管ムチン分解菌は、ヒトの腸管粘膜に存在するムチンを分解し、腸管粘膜に定着することが示唆された。Front. Cell. Infect. Microbiol. 8, 281 (2018). https://doi.org/10.3389/fcimb.2018.00281
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Cani, P.D., de Vos, W.M.: 次世代有益微生物：Akkermansia muciniphilaの場合。(1)微生物学 Microbiol. 8, 1765 (2017). https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01765
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
Depommier、C.、Everard、A.、Druart、C.、Plovier、H.、Van Hul、M.、Vieira-Silva、S.、Falony、G.、Raes、J.、Maiter、D.、Delzenne、N.M.、de Barsy、M.、Loumaye、A.、Hermans、M.P.、Thissen、J.P.、de Vos、W.M.、Cani、P.D.：過体重および肥満のヒトボランティアにおけるAkkermansia muciniphilaのサプリメント：概念実証探索研究。Nat. Med. 25, 1096-1103 (2019). https://doi.org/10.1038/s41591-019-0495-2
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
アッカルマンシア（Akkermansia muciniphila）の存在量と健康状態および潰瘍性大腸炎における硫酸化大腸ムチンとの関係。Sci. Rep. 9, 15683 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-51878-3
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
大腸ムチンは、大腸の粘膜に存在する腸内共生細菌によって、食事に依存しない酪酸産生とビタミンB12産生をもたらす。MBio 8, e00770-17 (2017). https://doi.org/10.1128/mBio.00770-17
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌叢によるグリコサミノグリカンの利用：参加細菌とその酵素機構。Gut Microbes 14, 2068367 (2022). https://doi.org/10.1080/19490976.2022.2068367
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
腸内細菌と宿主の関係：腸内細菌と宿主の関係：腸内細菌と宿主の関係：腸内細菌と宿主の関係 Gut 60, 1412-1425 (2011). https://doi.org/10.1136/gut.2010.212704
論文 CAS PubMed Google Scholar
クローン病患者の炎症腸管粘膜および非炎症腸管粘膜におけるグリコサミノグリカンの生化学的および免疫組織化学的解析。Int. J. Colorectal Dis. 20, 295-304 (2005). https://doi.org/10.1007/s00384-004-0677-2
論文 PubMed Google Scholar
Bacteroides thetaiotaomicronは、宿主由来のムコ多糖類であるコンドロイチン硫酸やヘパリンで生育できない変異体であり、そのコロニー形成不全に関与する遺伝子をサプレッサー解析により見出した。Appl. Environ. Microbiol. 61(734-740), 1995 (1995). https://doi.org/10.1128/aem.61.2.734-740
論文 Google Scholar
SALYERS, A.A., O'BRIEN, M.: Bacteroides thetaiotaomicronによるコンドロイチン硫酸分解に関与する酵素の細胞内位置。J. Bacteriol. 143, 772-780 (1980). https://doi.org/10.1128/jb.143.2.772-780.1980
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Nat. Commun. 11, 646 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14509-4
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌叢はグリコサミノグリカンがもたらす硫酸化の問題をどのように克服しているのか？Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114, 7037-7042 (2017). https://doi.org/10.1073/pnas.1704367114
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
サイヤーズ、A.A.、ウエスト、S.E.、Vercellotti、J.R/、ウィルキンス、T.D：ヒト大腸の嫌気性細菌によるムチンと植物多糖類の発酵。Appl. Microbiol. 34, 529-533 (1977). https://doi.org/10.1128/aem.34.5.529-533.1977
(1)ヒト腸内細菌叢に含まれるプロバイオティクスは、宿主のグリコサミノグリカンを分解する。Sci Rep. 8, 10674 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-28886-w
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
グリコサミノグリカン分解抑制性乳酸菌は2,4,6-トリニトロベンゼンスルホン酸誘発マウス大腸炎を改善する。J. Microbiol. Biotechnol. 19, 616-621 (2009). https://doi.org/10.4014/jmb.0808.479
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸内細菌叢による宿主の粘膜糖鎖分解。Glycobiology 31, 691-696 (2021). https://doi.org/10.1093/glycob/cwaa097
論文 CAS PubMed Google Scholar
ベルザー、C：粘膜の健康のための栄養戦略：微生物とムチン糖鎖の相互作用。Trends Microbiol. 30, 13-21 (2022). https://doi.org/10.1016/j.tim.2021.06.003
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒトの口腔および消化管におけるムチンと細菌の相互作用。Gut Microbes 1, 254-268 (2010). https://doi.org/10.4161/gmic.1.4.12778
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
ビフィズス菌による糖鎖利用および交差摂食活性. Trends Microbiol. 26, 339-350 (2018). https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.10.001
論文 CAS PubMed Google Scholar
クラウチ、L.I.、Liberato、M.V.、Urbanowicz、P.A.、Baslé、A.、Lamb、C.A.、Stewart、C.J.、Cooke、K.、Doona、M.、Needham、S.、Brady、R.R.、Berrington、J.E.、Madunic、K.、Wuhrer、M.、Chater、P.、Pearson、J.P.、ヒト腸内細菌叢の顕著なメンバーは、ムチンの分解を開始する内作用性O-グリカナーゼを発現している。Nat. Commun. 11, 4017 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17847-5
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌叢のムチン分解能力を明らかにする。Sci. Rep. 12, 8456 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-11819-z
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
桑原利彦、山下明彦、平川博之、中山博之、陶晴賢、岡田直樹、久原慎一郎、服部正明、林高史、大西康之： Bacteroides fragilisのゲノム解析から、細胞表面適応を制御する広範なDNA逆位が明らかになった。日本学術振興会特別研究員。Natl. Acad. 米国 101, 14919-14924 (2004). https://doi.org/10.1073/pnas.0404172101
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌は、粘膜糖鎖の採食により、糖分解酵素を持つ共生細菌の適性と伝播を促進する。Cell Host Microbe 4, 447-457 (2008). https://doi.org/10.1016/j.chom.2008.09.007
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ルイス、A.S.、ブリッグス、J.、チャン、X.、ファーネル、B.、ンデ、D.、ラブレル、A.、バスレ、A.、カートメル、A.、テラポン、N.、ストット、K.、ロウ、E.C.、 McLean、R.、Shearer、K.、Schückel、J.、Venditto、I.、Ralet、M.C.、Henrissat、B.、Martens、E.C.、Mosimann、S.C.、Abbott、D.W.、Gilbert、H.J.：食餌性ペクチン糖鎖は、ヒト大腸バクテロイデスにおいて協調的な酵素経路によって分解される。Nat. Microbiol. 3, 210-219 (2018). https://doi.org/10.1038/s41564-017-0079-1
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒト大腸バクテロイデス類は、粘液利用経路を介してミルクオリゴ糖を消費する。Cell Host Microbe 10, 507-514 (2011). https://doi.org/10.1016/j.chom.2011.10.007
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌は、粘液の粘液利用経路を介して糖鎖を共生している： mBio 6, e01282-15 (2015). https://doi.org/10.1128/mBio.01282-15
鄭、L.、Orberg、E.T.、Geis、A.L.、Chan、J.L.、Fu、K.、DeStefano Shields、C.E.、Dejea、C.M.、Fathi、P.、Chen、J.、Finard、B.B.、Tam、A.J.、McAllister、F.、Fan、H.、Wu、X.、Ganguly、S.、Lebid、A.、Metz、P、大腸上皮細胞を標的とした発がん性の炎症カスケードを調整するバクテロイデス・フラジリス毒素。Cell Host Microbe 23, 203-214 (2018). https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.02.004
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ウロン酸含有多糖リアーゼの構造的・機構的分類。Glycobiology 20, 1547-1573 (2010). https://doi.org/10.1093/glycob/cwq122
論文 CAS PubMed Google Scholar
ヒトの腸内細菌叢は、グリコサミノグリカンがもたらす硫酸化の問題をどのように克服しているのだろうか。Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 7037-7042 (2017). https://doi.org/10.1073/pnas.1704367114
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
このような研究により、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の存在が明らかになった。Front. Microbiol. 7, 1157 (2016). https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01157
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
また、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにするため、ヒトの腸内環境における新規タンパク質の発現を明らかにした。を明らかにした。Microbiol. 10, 1137 (2019). https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01137
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
Meng, X., Wang, W., Lan, T., Yang, W., Yu, D., Fang, X., Wu, H.: Akkermansia Muciniphila 由来の精製アスパラギン酸プロテアーゼは Muc2 の分解に重要な役割を果たす。(株)日本生物工学会。J. Mol. Sci. 21, 72 (2019). https://doi.org/10.3390/ijms21010072
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Kosciow, K., Deppenmeier, U：ムチンの分解に関与するAkkermansia muciniphila由来の3つの新規β-ガラクトシダーゼの特性解析。Int. J. Biol. Macromol. 149, 331-340 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.01.246
論文 CAS PubMed Google Scholar
また、このような研究により、細胞内シグナル伝達経路の解明が期待される、 (1)腸内細菌が粘液を捕食するルミノコッカス・グナバスのシアル酸代謝経路を解明し、腸内細菌適応のメカニズムを解明する。Nat. Microbiol. 4, 2393-2404 (2019). https://doi.org/10.1038/s41564-019-0590-7
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ヒト腸内細菌叢における分子内トランスシアリダーゼの発見は、粘膜適応の新たなメカニズムを示唆している。Nat. Commun. 6, 1-12 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms8624
論文 CAS Google Scholar
Turronia、F.、Bottacinia、F.、Foronia、E.、Mulderd、I.、Kime、J.-H.、Zomerb、A.、Sánchezf、B.、Bidossig、A.、Ferrarinih、A.、Giubellinia、A.、Delledonneh、M.、Henrissati、B.、Coutinhoi、P.、Oggionig、M、ビフィズス菌PRL2010のゲノム解析から、宿主由来の糖鎖採食の代謝経路が明らかになった。Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107, 19514-19519 (2010). https://doi.org/10.1073/pnas.1011100107
論文 Google Scholar
阿部文雄、武藤正樹、八重島孝明、岩槻和彦、相原浩二、大橋康夫、藤澤孝夫：ムチン分解活性とトランスロケーション能の解析によるプロバイオティクスビフィズス菌の安全性評価. Anaerobe 16, 131-136 (2010). https://doi.org/10.1016/j.anaerobe.2009.07.006
論文 CAS PubMed Google Scholar
(1)プロバイオティックビフィズス菌のムチン分解活性の解析とトランスロケーション能の解析。Appl. Environ. Microbiol. 74, 1936-1940 (2008). https://doi.org/10.1128/AEM.02509-07
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
片山哲也、佐久間昭夫、木村哲也、牧村洋一、平竹淳、坂田耕一、山野井哲也、熊谷秀樹、山本邦夫：新規反転型グリコシダーゼBifidobacterium bifidum 1,2-α-L-フコシダーゼ(AfcA)の分子クローニングとキャラクタリゼーション（グリコシドヒドロラーゼファミリー95）。J. Bacteriol. 186, 4885-4893 (2004). https://doi.org/10.1128/jb.186.15.4885-4893.2004
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
ビフィズス菌由来の2種類のα-L-フコシダーゼは、フコシル化ミルクオリゴ糖および糖鎖の利用に必須である。Glycobiology 19, 1010-1017 (2009). https://doi.org/10.1093/glycob/cwp082
論文 CAS PubMed Google Scholar
ビフィズス菌由来コア1型O-糖鎖特異的エンド-α-N-アセチルガラクトサミニダーゼファミリーの同定と分子クローニング. J. Biol. Chem. 280, 37415-37422 (2005). https://doi.org/10.1074/jbc.M506874200
論文 CAS PubMed Google Scholar
Koutsioulis, D., Landry, D., Guthrie, E.P.：糖鎖に特異的なN-アセチルガラクトサミニダーゼを見出した。Glycobiology 18, 799-805 (2008). https://doi.org/10.1093/glycob/cwn069
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
清原稔, 中冨孝夫, 栗原慎一郎, 伏信聡, 鈴木博之, 田中孝司, 正田聡一, 北岡正明, 片山智也, 山本和彦、芦田浩：新規グリコシドヒドロラーゼファミリー129に属する乳児関連ビフィズス菌由来α-N-アセチルガラクトサミニダーゼは代替ムチン分解経路に関与する。J. Biol. Chem. 287, 693-700 (2012). https://doi.org/10.1074/jbc.M111.277384
論文 CAS PubMed Google Scholar
三輪眞理子, 堀本知行, 清原眞理子, 片山知行, 北岡正明, 芦田裕之, 山本和彦: 2型構造を有するヒト由来ミルクオリゴ糖の同化におけるビフィズス菌由来β-ガラクトシダーゼとβ-N-アセチルヘキソサミニダーゼの協同作用. Glycobiology 20, 1402-1409 (2010). https://doi.org/10.1093/glycob/cwq101
論文 CAS PubMed Google Scholar
吉田英樹, 櫻間秀樹, 清原稔, 中島正樹, 北岡正樹, 芦田英幸, 廣瀬純一, 片山知行, 熊谷秀行: Bifidobacterium longum subsp. infantisは2種類のβ-ガラクトシダーゼを使い分け、1型と2型のヒトミルクオリゴ糖を選択的に分解する。Glycobiology 22, 361-368 (2012). https://doi.org/10.1093/glycob/cwr116
和田淳、安藤毅、清原昌彦、芦田宏、北岡昌彦、山口雅彦、熊谷浩二、片山哲也、山本和彦：ビフィズス菌ラクト-N-ビオシダーゼは、1型構造を持つヒト乳オリゴ糖の分解に重要な酵素である。Appl. Environ. Microbiol. 74, 3996-4004 (2008). https://doi.org/10.1128/AEM.00149-08
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
鈴木理恵, 和田淳, 片山哲也, 伏信進, 若木孝夫, 庄雲秀樹, 杉本博文, 田中淳, 熊谷秀樹, 芦田裕之, 北岡正樹, 山本邦夫: コア1二糖とラクト-N-ビオースIに特異的なビフィドバクテリウム・ロンガム由来溶質結合タンパク質の構造と熱力学的解析. Chem. 283, 13165-13173 (2008). https://doi.org/10.1074/jbc.M709777200
論文 CAS PubMed Google Scholar
ビフィズス菌は2種類のβ-ガラクトシダーゼを使い分け、1型と2型のヒトミルクオリゴ糖を選択的に分解する。Glycobiology 22, 361-368 (2012). https://doi.org/10.1093/glycob/cwr116
Rho,J.H.,Wright,D.P.,Christie,D.L.,Clinch,K.,Furneaux,R.H.,Roberton,A.M.:ムチンの脱硫の新しいメカニズム：Prevotella strain RS2由来のムチン脱硫グリコシダーゼ（スルホグリコシダーゼ）の同定とクローニング。J. Bacteriol. 187, 1543-1551 (2005). https://doi.org/10.1128/JB.187.5.1543-1551.2005
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Benjdia、A.、Martens、E.C.、Gordon、J.I.、Berteau、O：ヒト腸内共生細菌Bacteroides thetaiomicota（バクテロイデス・セタイオオミータ）の粘膜集簇と体力維持の鍵はサルファターゼとラジカルS-アデノシル-L-メチオニン（AdoMet）酵素である。Bacteroides thetaiotaomicron. J. Biol. Chem. 286, 25973-25982 (2011). https://doi.org/10.1074/jbc.M111.228841
論文 CAS PubMed Google Scholar
Luis、A.S.、Jin、C.、Pereira、G.V.、Glowacki、R.W.P.、Gugel、S.R.、Singh、S.、Byrne、D.P.、Pudlo、N.A.、London、J.A.、Baslé、A.、Reihill、M.、Oscarson、S.、Eyers、P.A.、Czjzek、M、また、このような研究は、日本ではまだほとんど行われていない。Nature 598, 332-337 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03967-5
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Birchenough、G.、Schroeder、B.O.、Bäckhed、F.、Hansson、G.C.：微生物叢と大腸粘液バリアの間のバランスの食事による不安定化。Gut Microbes 10, 246-250 (2019). https://doi.org/10.1080/19490976.2018.1513765
論文 CAS PubMed Google Scholar
Johansson, M.E., Larsson, J.M., Hansson, G.C.: 大腸の2つの粘液層はMUC2ムチンによって組織化されているが、外層は宿主-微生物相互作用の立法者である。Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108(Suppl 1), 4659-4665 (2011). https://doi.org/10.1073/pnas.1006451107
論文 PubMed Google Scholar
Birchenough、G.M.、Johansson、M.E.、Gustafsson、J.K.、Bergström、J.H.、Hansson、G.C.：杯細胞粘液分泌と機能に関する新たな進展。Mucosal Immunol. 8, 712-719 (2015). https://doi.org/10.1038/mi.2015.32
論文 CAS PubMed Central PubMed Google Scholar
Muc2欠損マウスは大腸炎を自然発症することから、Muc2が大腸保護に重要であることが示唆された。Gastroenterology 131, 117-129 (2006). https://doi.org/10.1053/j.gastro.2006.04.020
論文 CAS PubMed Google Scholar
MUC2ムチンのO-グリコシル化プロファイルの変化は活動性潰瘍性大腸炎でみられ、炎症の亢進と関連している。Inflamm. Bowel Dis. 17, 2299-2307 (2011). https://doi.org/10.1002/ibd.21625
論文 PubMed Google Scholar
Bergstrom、K.、Fu、J.、Johansson、M.E.、Liu、X.、Gao、N.、Wu、Q.、Song、J.、McDaniel、J.M.、McGee、S.、Chen、W.、Braun、J.、Hansson、G.C.、Xia、L.：コア1およびコア3由来のO-グリカンは、集合的に大腸粘液バリアを維持し、マウスの自然大腸炎から保護する。Mucosal Immunol. 10, 91-103 (2017). https://doi.org/10.1038/mi.2016.45
論文 CAS PubMed Google Scholar
腸管粘液バリアの役割と制御。Tissue Barriers 3, e982426 (2015). https://doi.org/10.4161/21688370.2014.982426
Schultsz,C.、Van Den Berg,F.M.、Ten Kate,F.W.、Tytgat,G.N.、Dankert,J.：炎症性腸疾患患者の腸管粘液層は、対照群と比較して細菌を多く保有している。Gastroenterology 117, 1089-1097 (1999). https://doi.org/10.1016/S0016-5085(99)70
論文 CAS PubMed Google Scholar
Linskens, R.K., Huijsdens, X.W., Savelkoul, P.H., Vandenbroucke-Grauls, C.M., Meuwissen, S.G.: The bacterial flora in inflammatory bowel disease: current insights in pathogenesis and the influence of antibiotics and probiotics. Scand. J. Gastroenterol. Scand. J. Gastroenterol. 234, 29-40 (2001). https://doi.org/10.1080/003655201753265082
記事 Google Scholar
また、このような研究により、消化管内部の微生物プロファイルが炎症性腸疾患の表現型によって異なることが示された。Gastroenterology. 139, 1844-1854.e1 (2010). https://doi.org/10.1053/j.gastro.2010.08.049
論文 PubMed Google Scholar
クローン病における粘膜関連細菌のリボソームDNA配列解析。Inflamm. Bowel Dis. 10, 824-833 (2004). https://doi.org/10.1097/00054725-200411000-00017
論文 PubMed Google Scholar
また、このような疾患では、腸内細菌が腸炎を増悪させることが示唆されている。PLoS One 8, e74963 (2013). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074963
このような背景のもとで、日本人の糖尿病発症率に影響を及ぼす可能性があることが示唆された。Diabetologia 55, 2285-2294 (2012). https://doi.org/10.1007/s00125-012-2564-7
論文 CAS PubMed Google Scholar
また、このような環境下での糖尿病発症は、NODマウスの糖尿病発症を抑制することが示唆された。Appl. Environ. Microbiol. 77, 6718-6721 (2011). https://doi.org/10.1128/AEM.05212-11
また、このような研究成果をもとに、動物実験に基づいた動物実験が可能であることを示した。を用いた。Sci. 96, 241-250 (2014). https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2014.01.007
論文 CAS PubMed Google Scholar
李渭（Li, H., Panagiotou, G., Jia, W.）、 (1)糖尿病におけるインスリン分泌とグルコースホメオスタシスの障害。Adv. Sci. (Weinh) 8, e2100536 (2021). https://doi.org/10.1002/advs.202100536
Everard、A.、Belzer、C.、Geurts、L.、Ouwerkerk、J.P.、Druart、C.、Bindels、L.B.、Guiot、Y.、Derrien、M.、Muccioli、G.G.、Delzenne、N.M.、de Vos、W.M.、Cani、P.D.：アッカーマンシア（Akkermansia muciniphila）と腸上皮とのクロストークが、食事誘発性肥満を制御している。Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 9066-9071 (2013). https://doi.org/10.1073/pnas.1219451110
論文 PubMed Central PubMed Google Scholar
また、このような研究により、腸内細菌叢の機能的な変化が、腸内細菌叢の機能的な変化と関連することが示唆された。Gut 63, 727-735 (2014). https://doi.org/10.1136/gutjnl-2012-303839
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著者情報
著者および所属
和歌山大学教育学部有機バイオ化学科〒640-8510 和歌山県和歌山市栄谷930番地
山口正則
和歌山大学革新的共同研究センター〒640-8510 和歌山県和歌山市栄谷930番地
山本健司
寄稿
M. 本文は山口と山本が執筆し、図表は我々が作成した。すべての著者が原稿を査読した。
責任著者
山口正則宛。
倫理宣言
利益相反
著者らは、申告すべき利益相反はない。
倫理的承認
本論文には、著者らによるヒトを対象とした研究および動物を用いた研究は含まれていない。
追加情報
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この記事について
この記事の引用
ムチン糖鎖とその腸内細菌叢による分解. Glycoconj J (2023). https://doi.org/10.1007/s10719-023-10124-9
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2023年3月07日受領
改訂2023年3月13日
2023年5月22日受理
2023年6月15日発行
DOIhttps://doi.org/10.1007/s10719-023-10124-9
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微生物叢
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ムチン糖鎖とその腸内細菌叢による分解

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