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腸内細菌の脂肪酸代謝を解明/京都大学

　小川順 農学研究科教授、岸野重信 同助教、島 純 同特定教授（微生物科学寄附研究部門）、植田和光 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）教授らの研究グループが、清水昌 京都学園大学教授、有田誠 東京大学薬学系研究科准教授、新井洋由 同教授、國澤純 医薬基盤研究所プロジェクトリーダー、清野宏 東京大学医科学研究所客員教授らと共に、米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）の電子版（米国東海岸標準時2013年10月14日）に発表したところに依れば、腸内細菌における脂肪酸代謝の詳細を解明し、その代謝で特徴的に生じる脂肪酸が宿主の脂肪酸組成に影響を与えていることを明らかにしたという。

◎研究手法・成果

　漬け物、キムチ、ザワークラウトなどの植物発酵食品中にもよく見られる乳酸菌Lactobacillus plantarumを用い、食用油中に広く含まれる脂肪酸（リノール酸）がどのように代謝変換されるかを解析したところ、脂肪酸生合成に見られる不飽和化とは逆の飽和化代謝が進むことを見い出した。更に、この飽和化代謝に関わる酵素として複数のタンパク質を同定すると共に、それぞれの酵素反応生成物の化学構造を明らかにした。この結果に基づき、乳酸菌がリノール酸を多段階の反応を経てオレイン酸へと飽和化する代謝経路の全容を解明した。
　また、この代謝に関わる複数の酵素の遺伝子を特定し、その相同遺伝子の腸内細菌における分布を調べたところ、全ての酵素遺伝子を持つものや、部分的に持つものなど、さまざまな菌株が存在していることが判明した。腸管内では、相同遺伝子を有する腸内細菌の協調的な作用により、リノール酸に代表される食品由来の不飽和脂肪酸が飽和化されると考えられる。
　この不飽和脂肪酸の飽和化代謝においては、水酸化脂肪酸、オキソ脂肪酸、共役脂肪酸、部分飽和脂肪酸など、通常の脂肪酸代謝では生成しない特殊な脂肪酸が中間体として生成した。これらの飽和化代謝に特徴的な脂肪酸の組織分布を、腸内細菌を保持するマウスと腸内細菌を保持しない無菌マウスにおいて比較した結果、初期代謝産物である水酸化脂肪酸が、腸内細菌を保持するマウスにおいて特徴的に多く存在することを見い出した。この結果により、腸内細菌の脂肪酸代謝で特徴的に生じる中間体が、宿主の脂肪酸組成に影響を与えていることを明らかにした。

◎波及効果

　腸内細菌による脂肪酸の飽和化代謝の中間体には、腸管の蠕動運動を活発化するひまし油成分に構造が類似する水酸化脂肪酸、トマトの脂質代謝異常改善成分に構造が類似するオキソ脂肪酸、乳製品に含まれる抗肥満活性成分に構造が類似する共役脂肪酸、発がん抑制作用を有する部分飽和脂肪酸など、さまざまな生理機能が期待される脂肪酸が存在する。これらの脂肪酸の機能性脂質としての開発が期待されると共に、機能性脂肪酸を腸管内で生成し得る乳酸菌のプロバイオティクスとしての開発も期待される。
　また、今回見いだされた腸内細菌の脂質代謝は、反芻動物由来の食品（牛乳、牛肉など）に含まれ健康に良いとされる共役脂肪酸、悪いとされるトランス脂肪酸の生成にも関わっている。従い、乳製品中のトランス脂肪酸削減など、脂肪酸組成を制御する技術の開発に繋がると考えられる。