当研究室では、乳酸菌や発酵食品の機能性を研究しています。分野に囚われない自由な発想のもと基礎から応用まで幅広い研究を展開しています。
研究成果は社会に還元致します。商品化のご相談などがあればお気軽にご連絡ください。例えば、阿蘇の名物である高菜漬けから乳酸菌を分離し、機能性乳酸菌を選抜し、商品に利用することにより、付加価値を付けることが可能です。また、乳酸菌の応用範囲は幅広く、機能性家畜飼料として畜産や、乳酸菌製剤として医療にも応用できると考えられます。
腸管付着因子の探索
乳酸菌には様々な機能性が知られていますが、その機能を十分に発揮させるためには腸管に留まる能力が重要です。そこで私達は、乳酸菌の菌体表層タンパク質に着目し、腸管付着因子の網羅的な探索を行っています。これまでに付着因子としてグリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素（GAPDH）などのムーンライティングプロテインを発見し、研究を進めています。
ムーンライティングプロテインの網羅解析
従来は細胞内のみに存在すると考えられてきたタンパク質が菌体表層にも多量に発現しており、付着因子などの機能性を持つことが明らかとなってきました。そのような多機能性タンパク質は、ムーンライティングプロテインと呼ばれ現在注目されています。しかしながらその全容はまだ掴めていません。そこで乳酸菌の菌体表層に発現しているムーンライティングプロテインの網羅解析を行っています。
ムーンライティングプロテインの多機能性解析
ムーンライティング（moonlighting）とは「副業」を意味します。菌体内タンパク質は菌体表層ではどのような副業を営んでいるかを様々な角度から解析しています。ムーンライティングプロテインの機能性解析により、将来的には目的に応じた乳酸菌を選抜するための機能性マーカーとして利用できるのではないかと考えています。「コラム」もご参照下さい。
【関連論文等】
・Uchida H et al., Lactobacilli binding human A-antigen expressed in the intestinal mucosa. Res. Microbiol. 157（7）,659-665 (2006)
http://dx.doi.org/10.1016/j.resmic.2006.03.001
・Uchida H et al., Lactic acid bacteria (LAB) bind to human B- or H-antigens expressed on intestinal mucosa. Biosci. Biotechnol. Biochem. 70（12）,3073-3076 (2006)
http://doi.org/10.1271/bbb.60407
・Kinoshita H et al., Quantitative evaluation of adhesion of lactobacilli isolated from human intestinal tissues to human colonic mucin using surface plasmon resonance (BIACORE assay). J. Appl. Microbiol. 102（1）,116-123 (2007)
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2672.2006.03061.x
・Kinoshita H et al., Cell surface Lactobacillus plantarum LA 318 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) adheres to human colonic mucin. J. Appl. Microbiol. 104（6）,1667-1674 (2008).
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03679.x
・Kinoshita H et al., Cell surface glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) of Lactobacillus plantarum LA 318 recognizes human A and B blood group antigens. Res. Microbiol. 159(9-10)，685-691. (2008)
http://dx.doi.org/10.1016/j.resmic.2008.07.005
・Watanabe M et al., Identification of a new adhesin-like protein from Lactobacillus mucosae ME-340 with specific affinity to the human blood group A and B antigens. J. Appl. Microbiol. 109(3), 927-935. (2010)
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04719.x
・Watanabe et al., An Adhesin-Like Protein, Lam29, from Lactobacillus mucosae ME-340 Binds to Histone H3 and Blood Group Antigens in Human Colonic Mucus. Biosci. Biotechnol. Biochem. 76(9), 1655-1660. (2012)
http://doi.org/10.1271/bbb.120150
・Kinoshita H et al., Proposal of screening method for intestinal mucus adhesive lactobacilli using the enzymatic activity of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). Anim. Sci. J. 84 (2),150-158. (2013)
http://dx.doi.org/10.1111/j.1740-0929.2012.01054.x
・Kinoshita H et al., Isolation of lactic acid bacteria bound to the porcine intestinal mucosa and an analysis of their moonlighting adhesins. Biosci. Microbiota Food Health. 35(4), 185-196 (2016)
http://doi.org/10.12938/bmfh.16-012
・Kinoshita H et al., Lactobacillus plantarum LA 318 inhibits the adhesion of Candida albicans ATCC 26555 to human colonic mucin. 東海大学農学部紀要．36, 7-14 (2017)
http://www2.kuma.u-tokai.ac.jp/kiyounougaku/pdf/tokai-agri-proceedings-36.pdf
・米田ら, Lactobacillus plantarum由来菌体表層グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素の結晶構造解析：水銀結合メカニズムの解明.ミルクサイエンス誌. 68(1), 3-11.(2019)
https://doi.org/10.11465/milk.68.3
・木下英樹ら, 乳酸菌のカドミウムおよび水銀耐性におけるムーンライティングプロテインの役割に関する研究.ミルクサイエンス誌.69(1),11-20 (2020)
https://doi.org/10.11465/milk.69.11
・米田一成ら．乳酸菌由来菌体表層GAPDHのA型血液型抗原結合メカニズムの解明.ミルクサイエンス. 70(2), 53-62(2021)
https://doi.org/10.11465/milk.70.53
乳酸菌を用いた重金属の吸着
重金属は人体に蓄積し、様々な健康被害をもたらすことが知られています。私達はこれまでに乳酸菌の重金属吸着能を検討し、「デトックス効果」の期待できる乳酸菌を見出し、その吸着メカニズムの解明を行っています。
重金属からの酸化ストレス保護効果の検討
重金属は細胞の酸化ストレスを増加させることが知られています。そこで本研究では、重金属吸着特性に優れた乳酸菌を用いて、重金属の酸化ストレスを軽減できるかを検討しています。
ミネラル乳酸菌の開発
重金属を吸着し、かつ、ミネラルを供給できるミネラル含有乳酸菌を探索しています。現在、セレンを含有したセレン乳酸菌の機能について研究しています。
【関連論文等】
・Kinoshita H et al., Biosorption of heavy metals by lactic acid bacteria and identification of mercury binding protein. Res. Microbiol. 164 (7), 701-709 (2013)
http://dx.doi.org/10.1016/j.resmic.2013.04.004
・Kinoshita H et al., Comparison and characterization of biosorption by Weissella viridescens MYU 205 of periodic group 12 metal ions. Anim. Sci. J. 87(2), 271-276 (2016)
http://dx.doi.org/10.1111/asj.12425
・米田ら, Lactobacillus plantarum由来菌体表層グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素の結晶構造解析：水銀結合メカニズムの解明.ミルクサイエンス誌. 68(1), 3-11.(2019)
https://doi.org/10.11465/milk.68.3
・木下英樹ら, 乳酸菌のカドミウムおよび水銀耐性におけるムーンライティングプロテインの役割に関する研究.ミルクサイエンス誌.69(1),11-20 (2020)
https://doi.org/10.11465/milk.69.11
・ Kinoshita H, Jumonji M, Yasuda S, Igoshi K. Protection of human intestinal epithelial cells from oxidative stress caused by mercury using lactic acid bacteria. Biosci. Microbiota, Food Health, 39(3), 183-187 (2020)
https://doi.org/10.12938/bmfh.2019-049
・Kinoshita H et al., Lactic acid bacterial exopolysaccharides strongly bind histamine and can potentially be used to remove histamine contamination in food. Microbiol. in press (2020)
内部被曝低減ヨーグルトの開発
１．放射性核種の吸着による被曝量の低減
３．抗酸化作用による疾病予防
放射線は生体内の水分子に作用し、活性酸素種（ROS）を発生させます。ROSは、体内でDNAや細胞膜などを破壊し、それにより様々な疾病を引き起こします。そこで、活性酸素による細胞損傷を防ぐために、抗酸化性を有する乳酸菌および豆乳ヨーグルトを選抜し、酸化ストレスからの保護効果などを検討しています。
２．免疫賦活化作用による抗がん効果
【関連論文等】
・Kinoshita H et al., In vitro mass-screening of lactic acid bacteria as potential biosorbents of cesium and strontium. J. Microbiol.Biotechnol. Food Sci. 4 (5), 383-386 (2015)
http://dx.doi.org/10.15414/jmbfs.2015.4.5.383-386
・Yamamoto N et al., Antioxidant capacity of soymilk yogurt and exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria. Biosci. Microbiota Food Health. 38(3), 97-104. (2019)
https://doi.org/10.12938/bmfh.18-017
多剤耐性菌の分布調査
複数の抗菌薬に耐性を示す多剤耐性菌は、まれに院内感染を引き起こすため、非常に問題となっている細菌です。そこで食品や堆肥、糞便などにどの程度多剤耐性菌が存在しているかを調査することで多剤耐性菌の潜在的な感染リスクを検証しています。
新奇バクテリオシンの探索
乳酸菌は、食品保存料としても利用されている抗菌ペプチド（バクテリオシン）を産生します。多剤耐性菌をターゲットとした新奇バクテリオシンの探索を行っています。
乳酸菌による多剤耐性菌の殺菌効果の検討
乳酸菌やバクテリオシンで多剤耐性菌が殺菌可能かを検討することで、堆肥や家畜における多剤耐性菌の発生抑制を目指した「機能性家畜飼料」の開発を行っています。
【関連論文等】
・石川ら, 乳酸菌を用いた多剤耐性菌の殺菌効果の検討とプロテアーゼ耐性バクテリオシンの評価．ミルクサイエンス誌．65(3), 179-190 (2016)
http://doi.org/10.11465/milk.65.179
チーズの機能性評価
チーズは古くから食されている発酵食品ですが、その機能性は未だ十分解明されていません。チーズ中には乳酸菌やカビなどの機能性を有する微生物のほか、発酵・熟成中に産生される機能性物質が存在します。そこで当研究室では、様々な種類のチーズの機能性を多角的に解明しています。
自家製チーズを用いた研究
本学農学部には食品加工場があり、そこで作った自家製チーズを用いて研究を行っています。抗酸化ペプチドや有機酸などの機能性物質の探索のほか、共培養系を用いたプロテアーゼの研究などチーズの隠された機能を明らかにしています。
機能性チーズの開発
研究成果を活かし機能性成分を強化したチーズの開発を行っています。本学農学部の強みは、加工場を利用して自家製チーズの試作が可能なところです。機能性のみならず美味しさも重要な課題の１つです。美味しく、健康に寄与できる新しいチーズの開発に取り組んでいます。
【関連論文等】
・木下英樹．としょかん通信ぷらす・あるふぁ（9月号）、「種類も味も豊富！チーズを科学する」、（公財）全国学校図書館協議会、第366号，1-2（2020）
様々な青果物の発酵性試験
発酵乳や漬物が殆どだった乳酸菌の活用法を拡大する目的で様々な青果物、畜産物、未利用資源を発酵できる乳酸菌を選抜し菌株ライブラリの構築を行っています。
機能性解析
発酵により付与される機能性を解析し、機能性物質の同定を試みています。新奇機能性物質の探索も兼ねています。
新しい発酵食品の提案
本研究における成果を還元し、農家の六次産業化の推進や企業の商品開発のお手伝いを行っています。付加価値を付けたこれまでにない新しい発酵食品の開発を目指します。
【関連論文等】
木下英樹．月刊フードケミカル（10月号）、特集2乳酸発酵の科学、「豆乳ヨーグルトの抗酸化能と機能性食材としての可能性」、食品科学新聞社、東京、32（通巻378号），79-83 (2016)
https://www.foodchemicalnews.co.jp/headline/headmfc/3109.html
木下英樹．月刊フードケミカル（6月号）、特集1 脚光を浴びる発酵食品、「乳酸菌による青果物の発酵を考える」、食品科学新聞社、東京、35（通巻410号），25-28 (2019)
https://www.foodchemicalnews.co.jp/item/4661.html
木下英樹．月刊BIO INDUSTRY（10月号）、BIO R&D、「食材と機能に応じた乳酸菌の活用と六次産業化のための種菌構想」、シーエムシー出版、東京、第36巻第10号（通巻427号），8-17 (2019)
http://www.cmcbooks.co.jp/products/detail.php?product_id=5699
small RNAのクローニング
乳酸菌のsmall RNAの機能性と存在意義は殆ど知られていません。そこで乳酸菌からsmall RNAを抽出し、クローニングを行い、配列解析をすることでsmall RNAの同定を試みています。
乳酸菌にとっての機能
sRNAは乳酸菌においてどのような働きをしているのか？次世代シーケンスの結果から、機能性を推察し、乳酸菌におけるsRNAの役割の解明を目指しています。
人への応用
乳酸菌のDNAやRNAには免疫賦活化効果が知られていますが、sRNAについての機能は殆ど分かっておりません。そこで同定したsRNAを人工合成し、培養細胞に導入した際の挙動について研究しています。
【関連論文等】
Nakashima Y, Shiiyama N, Urabe T, Yamashita H, Yasuda S, Igoshi K, Hideki Kinoshia H. Functions of small RNAs in Lactobacillus casei-Pediococcus group of lactic acid bacteria using fragment analysis. FEMS Microbiol. Lett. 367(19), fnaa154 (2020)
https://doi.org/10.1093/femsle/fnaa154
