原著

Optimum conditions to yield soluble factors with anti-mutagenic properties against heterocyclic amines in saline suspensions of lactic acid bacteria and the characteristics of these factors

Authors: Takuya Okada and Masaharu Nakayama*
*Corresponding author: Masaharu Nakayama
Affiliated institutions: 
 KIGEN Biogenics Laboratories Co., Ltd., Sakaki Daiichi Laboratory
[1326-1 Nakanojyo, Sakaki-machi, Hanishina-gun, Nagano 389-0602 JAPAN]
 
Key Words: tea, Kosencha, lipid, digestion, absorption, oxidative stress
 
Abstract
  We attempted to determine the optimum conditions to consistently yield soluble anti-mutagenic properties against two species of heterocyclic amines (HCAs)—a 3-amino-1,4-dimethyl-5H-pyrido[4,3-b]indole, Trp-P-1, and a 2-amino-3,4-dimethyl-3H-imidazo[4,5-f]quinolone, MeIQ—in saline suspensions of 2 strains of lactic acid bacteria (LAB), Companilactobacillus alimentarius KN15 and Lactiplantibacillus plantarum KK2503 incubated under various conditions. Properties of these suspensions were examined using the Ames assay with Salmonella typhimurium strain TA98. The anti-mutagenic properties of the supernatant fractions of the LAB suspensions against the HCAs were significantly dependent on incubation time, temperature, and salt concentrations of the suspensions, regardless of LAB viability. This anti-mutagenicity was consistent across other LAB species, when tested using 24 type strains. Strong anti-mutagenicity was observed for the supernatant fractions of simulated gastric juices containing LAB cells. We conclude that the anti-mutagenicity against the HCAs observed in the saline suspensions of LAB was due to the substance(s) eluted from the LAB cells, owing to the application of heat and/or owing to ionic charge from the salt in the solutions. This elution may also occur under physiological conditions in the human stomach.

複素環式アミンに対して抗変異原性を有する可溶性因子を乳酸菌菌体
懸濁塩溶液中に産生するための至適条件並びに当該因子の特徴

岡田　拓也（OKADA Takuya），中山　雅晴（NAKAYAMA Masaharu）
所属：株式会社喜源バイオジェニックス研究所
所在地：〒389-0602　長野県埴科郡坂城町中之条　1326-1
 
要約
我々は以前，乳酸菌生菌体をPBS中に懸濁して冷蔵庫で1年間放置した懸濁液を用い，複素環式アミン（heterocyclic amines: HCA）の1種である2-amino-3,4-dimethyl-3H-imidazo[4,5-f]quinolone （MeIQ）に対する抗変異原性の有無をエームズテストによって調べた。HCAは赤身肉などの高温調理時に発生する発ガン物質であり，エームズテストにおいて強い変異原性を示す。テストの結果，遠心後の上清分画中に強い抗変異原性が認められ，これを2008年に報告した。この結果から，1） 乳酸菌がMeIQに対する抗変異原物質を生産してPBS中に分泌した，2）菌体中の抗変異原物質がPBS中に溶出された，の二つの可能性が考えられた。1年間の放置期間は実際的ではないため，今回，始めに，より実際的な懸濁条件をSalmonella typhymurium TA98を用いたエームズテストにより検討し，その後，この条件下で作製した試料を用いて当該因子の特性を調べた。HCAとしてはMeIQ並びに3-amino-1,4-dimethyl-5H-pyrido[4,3-b]indole （Trp-P-1）を，乳酸菌としては当研究所で分離したCompanilactobacillus alimentarius KN15並びにLactiplantibacillus plantarum KK2503を用意した。その結果，懸濁液上清中の抗変異原性は，懸濁液の温度，懸濁時間，懸濁液の塩濃度に比例して上昇することが分かった。以上から，菌体を100 mM のNaCl 溶液中に懸濁し，50℃で30分放置する方法を採用した。この条件により得られた懸濁液上清を用いて当該因子の特性を調べた結果，1）10%ホルマリン処理による死菌体を用いても同様の効果が得られる，2）HCAの種類により効果に差がある，3）この特性は24株の乳酸菌基準株中17株において認められた一方で，いわゆる「悪玉菌」と呼ばれる11株の非乳酸菌基準株においては全く認められない，との結果が得られた。さらに，37℃の条件下で人工胃液を用いて生菌体を消化した結果，処理後の人工胃液中に強い抗変異原性が認められ，これはその後のパンクレアチン処理によって消失しないことも明らかとなった。以上の結果に基づき，1）比較的温和な温度並びにイオン強度により懸濁液中に抗変異原性が認められたことから，当該抗変異原性は菌体に弱い力で結合している物質によってもたらされた可能性がある，2）37℃の培養条件下において懸濁人工胃液中に抗変異原性が認められたことから，生理的条件下においても胃内で胃液中に溶出される可能性が示唆される，3）得られた結果はHCAに対する菌体の吸着性の報告と相反的であることから，吸着と溶出の間には何らかの密接な関係があるかもしれない，と結論付けた。我々は現在，当該物質の分離同定，並びに菌体の吸着性との関係について，精力的に研究中である。
 

総説

病原細菌および乳酸菌におけるムーンライティングプロテインの多機能性

日比　友之（HIBI Tomoyuki），木下　英樹（KINOSHITA Hideki）
 
Multifunctionality of moonlighting proteins in pathogenic bacteria and lactic acid bacteria

Authors: Tomoyuki Hibi and Hideki Kinoshita 1*
*Correspondence author:Hideki Kinoshita
Affiliated institution:
1Graduate School of Agriculture, Tokai University
[9-1-1 Toroku, Higashi-ku, Kumamoto-shi, Kumamoto 862-8652, Japan]
 
 
Key Words: moonlighting protein, multifunctionality, pathogenic bacteria, lactic acid bacteria
 
Abstract
 Bacteria have only a few megabytes size of the genome and make limited proteins. However, they make up for their shortcomings by using moonlighting proteins (MPs) which have multi-functionality. MPs are found throughout the evolutionary tree—bacteria, archaea, mammals, reptiles, birds, fish, worms, insects, plants, fungi, protozoans, and even viruses. MPs have been known as virulence factors in pathogenic bacteria because they have various functions such as adhesins and thrombolytic factors. However, it has been reported that many MPs such as glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), enolase, glutamine synthetase (GS), elongation factor thermo unstable (EF-Tu), GroEL, and Dnak exist on bacteria cell surfaces even in probiotics. In this review, we described the MPs in pathogenic and probiotic bacteria. MPs have “main function” and “sub-function”, and it is classified as some types. Many MPs are known to have different functions inside and outside cells. The expression of MPs is induced by several stresses such as high pressure, digestive fluids (bile acid), and others. MPs are transported to the cell surface or outside of bacteria by ABC transporter and/or M protein. Moreover, extracellular vesicles (EVs) have gotten attention as a transport system for MPs. MPs exist on cell wall components such as peptidoglycan and lipoteichoic acid by an ionic bond. Pathogens and probiotics have to adhere to the host for infection and colonization, respectively. MPs such as GAPDH, GroEL, and EF-Tu have been known as adhesins in pathogens and probiotic bacteria. They help bacteria adhere to host components such as epithelial cells, mucin, and sugar chain. In addition, intestinal bacteria have to escape from the host immune system after adhesion. MPs act as immune regulators, and they help these bacteria to escape from the host immune systems such as complement system, NO production, and cytokine production. Further, MPs also act as binding factors of heavy metal such as mercury, and cadmium, thrombolysis factors, adhesion factor to yeast cells, and transferrin receptor. As mentioned above, MPs play important role in the bacteria. We believe that elucidating the functionality of MPs in the host will lead to development of novel treatments and prevention of infection.
 
　
原核生物である細菌のゲノムサイズは，数Mb程度と非常に小さく，限られた遺伝子から限られたタンパク質しか作ることができない。そのため細菌は一つのタンパク質に複数の機能を持たせ生命活動を行っている。その一つにムーンライティングプロテイン（Moonlighting Protein: MP）と呼ばれるタンパク質がある。
　MPは，細菌に限らず，古細菌，哺乳類，爬虫類，鳥類，魚類，昆虫類，植物，真菌，原生生物，さらにはウイルスなど，生物界のほぼすべてにおいて確認されている1）。MPは腸管付着，血栓溶解，免疫調節等に関わっていることから，病原菌では病原因子（Virulence factor）と考えられている2）。一方で，乳酸菌等の有用菌においては有用因子として注目されており，当研究室でも乳酸菌のMPの機能性に着目して研究を行っている。
　MPは細菌の多様な機能の発揮に深く関係しており，主に病原細菌や乳酸菌においてその機能性が注目されている。そこで本稿では病原細菌と乳酸菌に着目して，それらにおけるMPの機能性について紹介したい。
 

原著

カテコール化合物によるプロテアソーム阻害剤ボルテゾミブの生物作用の抑制

 
Inhibition of biological activity of proteasome inhibitor Bortezomib by catechol compounds
Authors: Reona Matsuda 1, Hiroshi Sakagami 2*, Nobuaki Tamura 1, Yosuke Iijima 3, Motohiko Sano 4, Hiroshi Takeshima 1
*Corresponding author: Hiroshi Sakagami 2
Affiliated institutions:
1 Meikai University School of Dentistry, Department of Geriatric Dentistry [1-1 Keyakidai, Sakado, Saitama 350-0283, Japan]
2 Meikai University Research Institute of Odontology (M-RIO) [1-1 Keyakidai, Sakado, Saitama 350-0283, Japan]
3 Saitama Medical Center Department of Oral and Maxillofacial Surgery [1981 Kamoda, Kawagoeshi, Saitama, 350-8550,Japan]
4 Hoshi University Practical Education and Research Division [2-4-41 Ebara, Shinagawa-Ku, Tokyo 142-8501, Japan]
 
Key Words: Catechol compounds, proteasome inhibitors, bortezomib, side effects, neurotoxicity, antagonism, PC12, SH-SY5Y, complex formation
 
Abstract
  Using rat differentiating adrenal pheochromocytoma PC12 cell lines expressing neurites, we have recently reported that (i) caffeic acid, one of the metabolites of chlorogenic acid (3-caffeoylquinic acid, 3-CQA), inhibited the proteasome inhibitor Bortezomib (Bmib)-induced neurotoxicity (BINT), while representative polyphenols known for their antioxidant actions, and cinnamic acid derivatives without catechol groups were inactive, and (ii) 3-CQA and caffeic acid canceled the anticancer activity of Bmib against human oral squamous cell carcinoma cell lines. In this study, we confirmed that dopamine, a representative catecholamine, also inhibits the BINT against human neuroblastoma SH-SY5Y cell line. Considering the reports by Aguilar LE et al. that boronic acid moiety of Bmib and two hydroxyl groups of catechol moiety of caffeic acid are easily complexed and cross-linked, catechol compounds may inhibit the overall biological activities of Bmib. When investigating the interaction of two compounds, it is necessary to consider possible occurrence of intermolecular complex formation.
 
要約
我々は，神経突起を発現したラット副腎褐色細胞腫PC12細胞を用いて，クロロゲン酸代謝物のカフェ酸が，プロテアソーム阻害剤Bortezomib (Bmib)誘発性神経毒性(Bmib-induced neurotoxicity, BINT)を抑制するが，抗酸化作用を有する代表的なポリフェノール類や，カテコール基を持たない桂皮酸誘導体は抑制しないこと，そして，カフェ酸は，Bmibのヒト口腔扁平上皮癌細胞に対する毒性をも抑制することを報告した。今回，代表的な，カテコールアミンであるドパミンが，Bmibで誘発されるヒト神経芽細胞SH-SY5Y毒性をも抑制することを見出した。Bmibのボロン酸とカフェ酸が複合体そしてクロスリンクを形成することを示したAguilar LEらの報告を考慮すると，カテコール化合物は，Bmibの生物作用全般を抑制する可能性がある。化合物の相互作用を調べる場合には，化合物間の複合体形成の可能性についても検討する必要がある。
 

解説

血栓溶解酵素剤が持つt-PA産生亢進作用（経口線溶療法Ⅰ）

須見　洋行(SUMI Hiroyuki) 1*，土岐　尚親 (TOKI Naotika) 2

　経口線溶療法とは生体自らに備わる線溶系酵素を活性化させ，線溶（血栓溶解）を促進しようとする療法である。1980年，著者らがウロキナーゼの腸溶カプセルを血栓症の犬に投与したのが最初で，従来の静注投与ではみられないマイルドかつ持続的な血中線溶亢進を起こすことが特徴である1, 2）。その後の研究で，投与された酵素の腸管からの吸収に加えて肝あるいは血管内皮細胞に起因する“UK-like plasminogen activator”注1の血中への放出が明らかになった。その後ミミズ酵素あるいはナットウキナーゼが発見され，それらが経口投与されるようになった。表1に示すように各々由来は異なるが，全てセリンプロテアーゼの仲間であり，本著ではこれらの酵素剤が持つt-PA（tissue-plasminogen activator）産生亢進作用を中心に概説する。
 

クロレラ熱水抽出物の整味効果

蒲池  加寿子 (KAMACHI Kazuko)

　クロレラの熱水抽出物（以下，クロレラエキスとする）は，多糖体や糖たん白，核酸関連物質などを含んだ健康に役立つ成分として知られているが，一方ではパンや麺などへの品質改良効果1）や食品の味をまろやかにする整味効果2）など一般食品としての側面も持つ。健康に役立つ成分としては生体防御やデトックスなどいくつもの研究3）が進められているが，一般食品としての研究は少なく特に整味効果に関する知見は乏しい。近年のエコロジー志向や宗教，健康意識の向上など様々な背景により菜食を中心とした食生活の増加傾向により天然調味料として「酵母エキス」や「野菜だし4）」が堅調な伸びを示している。クロレラエキスにおいてもコクやうま味の付与，「塩カド」をまろやかにして味を調和する整味効果は調味料としての用途として有効であり，また植物性であることや健康食品と同じ工程で製造される点では食の安全面においても最近のニーズに適していると考えられる。そこで本研究では，クロレラエキスの整味効果に関与する成分とその効果を検証し調味料としての可能性を検討した。

連載解説

シコクビエ，Finger Millet

瀬口　正晴(SEGUCHI Masaharu)，楠瀬　千春(KUNOSE Chiharu)

　
本論文「シコクビエ，Finger Millet」は“Lost Crop of Africa”volume I Grains NATIONAL ACADEMY PRESS 1996 の第 2 章 Finger Milletを翻訳紹介するものである。
　シコクビエ，Finger Millet（Eleusine coracana）はほとんど「失われていない」。現在，世界の食糧供給を支えている特別な種の数少ないものの1つである。このアフリカ原産のものはウガンダとエチオピアの高地で生まれ，農民は何千年もの間，栽培してきた。アフリカ東部と南部だけでなくインドでも，それは何百万人もの人々の主食であった。そしてその年間世界生産量は少なくとも450万トンの穀物であり，アフリカでの生産量は200万トンを生産している。しかし，重要であるにも関わらず，シコクビエは科学的にも国際的にもひどく無視されてきた。例えば小麦，米やトウモロコシへの惜しみない研究と比較して，シコクビエはほとんど研究されていない。世界中のほとんどの人が聞いたことがなく栽培している多くの国でさえ，「貧困層の作物」「飢餓の食べ物」「鳥のえさ（米国では主にこれに用いた）」といった位置づけで放置されてきた。
  

エッセイ

本郷・東大界隈

安住　明晃 (AZUMI Akiteru)

　本郷を散歩するとき東京大学を抜きにはできない。東大本郷キャンパスが江戸時代に加賀藩前田家上屋敷のあった地であるいうことは誰でも知っているが，東京大学赤門（旧加賀屋敷御守殿門）は上屋敷の御守殿門*1で1827年（文政10年）に，第12代藩主・前田斉泰が，第11代将軍徳川家斉の第21女溶姫を迎える際に建造した「溶姫御殿」の正門で，国の重要文化財に指定されている事までは中々知らないかもしれない。
　東京大学が本郷の地にその一学部を設け創設したのは1876年（明治10年）年で146年前の事である。昔，環境問題の様々な問題についてのシンポジウムを拝聴するために東大の安田講堂にお邪魔した事がある。その安田講堂の前に大きな木がある。個人的に面白いと思っているのは，講堂前にある楠だ。全く剪定をしていないらしく，枝がうねりながら伸びており，剪定をしないと自由に枝が伸び，巨大なオブジェのようで見ごたえがあり凄い。楠の下にはベンチがあり木と一体になったような雰囲気がある。木の香りに包まれながら，小脇に抱えた本をこの木の下で読んでみたい気持ちになる。また，安田講堂には素敵な枝垂桜があり，卒業シーズンはアカデミックガウンに角帽，羽織袴の卒業生が桜と安田講堂を背景に写真に収まる姿も見られる。そこには普通の大学生が華やいでいるように感じたものだ。また，三四郎池辺りでも記念写真を撮る卒業生の姿が見られる。