並列タイトル等ヒト マイクロバイオーム ガ セイサンスル ニジ タイシャブツ ノ ケミカル バイオロジー ケンキュウ
Hito maikurobaiōmu ga seisansuru niji taishabutsu no kemikaru baiorojī kenkyū
Chemical biology study on secondary metabolites produced by human microbiome
一般注記type:text
今年度は、昨年度に構築したヒト由来微生物が生産する代謝物ライブラリーから、がんや自己免疫疾患に影響を与える物質のスクリーニングを実施した。その結果、Klebsiella属細菌から、がん細胞の遊走、すなわち、がんの転移を促進する物質として、Cyclo(L-Ala-L-Leu), Cyclo(L-Phe-D-Pro) を単離・構造決定した。さらに、Clostridium属細菌からは、LPS刺激により生産される炎症メディエーター・一酸化窒素 (NO) の産生を抑制する、すなわち、免疫機能の抑制物質として、天然物からの発見例がない(S)-3-hydroxy-3-(2-oxopropyl) indolin-2-oneを単離・構造決定した。これまで、自己免疫疾患者においてClostridium属細菌の割合が減少していることが報告されており、本物質が自己免疫疾悪性化の鍵物質である可能性がある。今後は、本物質の免疫機能阻害機構について解析するとともに、本物質が腸内細菌において広く生産されているのか解析することで、自己免疫疾患との関係性について調査を実施したいと考えている。一方今年度は、ヒト由来微生物の新たな培養方法として、腸内細菌およびヒト細胞の組み合わせによる「共培養法」の構築を検討した。具体的には、がん細胞やマクロファージ様細胞、そして、9属の乳酸菌の組み合わせにより共培養を試みた。その結果、マクロファージ様細胞J774.1およびSporolactobacillus inulinusの組み合わせにより、共培養特異的物質としてIndole-3-carboxyaldehydeを単離・構造決定した。今後は、細胞との物理的接触やその分泌物が生産を促進するのか検証することで、生産制御機構について解析を行う。生産メカニズムを解明することができれば、腸内細菌の二次代謝物解析研究だけでなく、腸内細菌とヒトの相互作用を理解するための一助となり得る。
This year, we screened metabolites that affect cancer and autoimmune diseases using our metabolite library prepared from human-derived microorganisms at last year. Cyclo (L-Ala-L-Leu) and Cyclo (L-Phe-D-Pro) were identified from Klebsiella strain as substances that promote cancer cell migration. Furthermore, (S)-3-hydroxy-3-(2-oxopropyl) indolin-2-one was identified from Clostridium strain as a substance that suppresses the production of the inflammatory mediator, nitric oxide (NO), produced by LPS stimulation. This substance has not been discovered from natural products. So far, it has been reported that the proportion of Clostridium strains decrease in autoimmune diseases patients. Therefore, this substance may be a key molecule for autoimmune diseases pathogenesis. In the future, we will investigate the relationship with autoimmune diseases by analyzing the immune function inhibitory mechanism of this substance and whether this substance is widely produced in intestinal bacteria. On the other hand, this year, as a new culture method for human-derived microorganisms, we examined the construction of a "co-culture method" using intestinal bacteria and animal cells. Specifically, we attempted co-culture with a combination of cancer or macrophage-like cells, and nine lactic acid bacteria. Indole-3-carboxyaldehyde was identified as a co-culture-specific substance by the combination of macrophage-like cells J774.1 and Sporolactobacillus inulinus. In the future, we will analyze the production regulatory mechanism by examining whether physical contact with cells and their secretions promote the production. If the production mechanism can be elucidated, it may be useful not only for research on secondary metabolites analysis of intestinal microbiota but also for understanding the interaction between intestinal microbiota and humans.
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