【研究成果】ビフィズス菌がアラビアガムを利用して増殖するメカニズムを解明
[記事掲載日：21.03.22]
鍵酵素を持つビフィズス菌だけがアラビアガムを利用できる
～ビフィズス菌を増やす鍵酵素の発見と作用メカニズムの解明～
農学部食料生命科学科応用糖質化学研究室の佐々木 優紀さん（大学院連合農学研究科2年）、藤田 清貴准教授、北原 兼文教授らの研究グループは、理化学研究所の石渡 明弘博士、森永乳業基礎研究所との共同研究により、アラビアガムを利用してビフィズス菌が増えるために必要な鍵酵素を発見し、その作用メカニズムを明らかにしました。
この研究成果は、米国科学雑誌「Applied and Environmental Microbiology」に2021年3月5日（現地時間）掲載されました。
■概要
アラビアガム(アカシアゴム)はアカシア属の植物の樹液の粘質物です。増粘多糖類やコーティング剤として食品や医薬品として利用されている高分子多糖類です。
現在、腸内環境を健全に維持する重要性が明らかになっており、ヨーグルトやサプリメントとしてビフィズス菌そのもの（プロバイオティクス）や、そのエサとしての難消化性オリゴ糖（プレバイオティクス）を摂取することの重要性が明らかになっています。アラビアガムは特定のビフィズス菌(Bifidobacterium longum)を増やすプレバイオティクスの一つとして働くことが分かっており、「進化型プレバイオティクス」「持続型プレバイオティクス」としてサプリメント用途で販売されています。しかし、ビフィズス菌がアラビアガムを利用して増殖することは分かっていましたが、そのメカニズムは分かっていませんでした。
（図：B. longumにおけるアラビアガム分解代謝メカニズム）
本研究では、ビフィズス菌B. longumを増やすために必要不可欠な鍵酵素「GAfase」を世界で初めて発見しました。GAfaseはアラビアガムの末端の二糖を切断する酵素です。この酵素によって切り出されたオリゴ糖を利用することでビフィズス菌が増えるだけでは無く、切り出すことで他の酵素がアラビアガムの糖鎖の内部にアクセスしやすくなることでより多くのオリゴ糖を獲得できるようになることを明らかにしました。本研究は、アラビアガムの複雑な糖鎖構造を分解する能力が、ビフィズス菌の特定の菌株が持つ鍵酵素「GAfase」に依存したものであることを詳細に解析したものです。これは、「GAfase」遺伝子を持つB. longumを腸内に持つ人と持たない人で、プレバオイオティクスとしてのアラビアガムの有効性が異なる可能性があることを意味しています。しかし、多彩な菌種から構成される複雑な腸内細菌叢において、他の細菌との関係も考慮する必要があり、さらなる研究が求められます。
■論文情報
タイトル：Novel 3-O-α-D-galactosyl-α-L-arabinofuranosidase for the assimilation of gum arabic arabinogalactan protein in Bifidobacterium longum subsp. longum
著者：Yuki Sasakia, Ayako Horigomeb, Toshitaka Odamakib, Jin-Zhong Xiaob, Akihiro Ishiwatac, Yukishige Itoc,d, Kanefumi Kitaharaa,e, and Kiyotaka Fujitaa,e #
a鹿児島大学連合農学研究科, b森永乳業基礎研究所, c理化学研究所, d大阪大学理学研究科, e鹿児島大学農学部, #責任著者
公開日：2021年3月5日（現地時間） doi：10.1128/AEM.02690-20