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キトサンオリゴ糖類による植物防御：ハダニに対する応用
- 出典：
- Pest management science. 2026
- DOI：
- 10.1002/ps.70843
要旨：
現代農業における農薬耐性の増加と環境劣化への対応として、持続可能な害虫管理戦略が求められている。筆者らの研究では、グルコサミン豊富な部分脱アセチル化キトオリゴ糖（DACOS：脱アセチル化度85.6%、平均分子量1092.52 Da）がナミハダニ（Tetranychus urticae Koch）に対する植物防御誘発物質として機能するかどうかを検討した。
生体内バイオアッセイにより、DACOS処理されたインゲン苗の葉上でハダニの生活能力が低下することが示された。局所効果は80 mg L-1（ppm）で最も顕著であり、6日後にハダニの生存率が30%低下し、累積産卵数が41%減少したと筆者らは報告している。全身効果は160 ppmで最強を示し、局所防御と全身防御の誘発に異なる濃度要件があることが示唆された。行動選択試験では、DACOS処理葉に対するハダニの忌避性が73%に達したと筆者らは報告している。直接的なダニ殺傷作用は認められず、DACOS が植物防御誘発物質として機能することが確認された。代謝プロファイリング分析により、忌避性特性を有する揮発性有機化合物を産生するモノテルペノイド生合成およびα-リノレン酸代謝などの経路が活性化していたことが明らかになった。
筆者らの結果から、DACOS は環境配慮型で非生物的誘導抵抗性刺激物質として機能し、植物防御を強化し、農薬耐性を迂回し、農作物生産の持続可能性を促進できることが示唆される。
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エンジニアリングされた大腸菌Nissle 1917を用いたN-アセチルグルコサミンのN-アセチルニューラミン酸への全細胞触媒化：デュアル経路変換の応用
- 出典：
- Journal of the science of food and agriculture. 2026;106(7):4237-4246
- DOI：
- 10.1002/jsfa.70505
要旨：
N-アセチルニューラミン酸（Neu5Ac）は食品、医薬品、栄養補助食品、化粧品応用に使用される化合物であり、シアル化ヒトミルクオリゴ糖の生合成における重要な前駆体である。
N-アセチルマンノサミン（ManNAc）が重要な中間体として機能するため、全細胞合成によるNeu5Acの製造で高効率生産を実現するには適切な供給が不可欠であり、また補因子の高いコストを考慮するとプロセスコスト削減のための効果的な補因子リサイクルシステムの確立も重要である。
このような背景のもと、筆者らはデュアル代謝経路を備えるようにエンジニアリングされたプロバイオティクス菌Escherichia coli Nissle 1917（EcN）ΔpMUT1ΔpMUT2（DE3）をシャーシ細胞として用い、N-アセチルグルコサミン（NAG）とピルベートを基質とする設計された全細胞触媒システムによるNeu5Ac合成を行った。
ManNAc生産を向上させるためにNAGを基質とした2つの合成経路が触媒効率の改善のために使用され、また、EcNの内在的なウリジン5'-一リン酸（UMP）からウリジン5'-三リン酸（UTP）へのリサイクル能力は、Neu5Ac生合成に必要な補因子要件を十分に充足した。
工学化されたEcNによるNeu5Ac合成は複数の側面で最適化され、5Lバイオリアクターでの全細胞触媒はNeu5Acチターとして71.25 g L-1を達成した。
デュアル経路の実装によってNeu5Ac生産が大幅に改善され、選択されたシャーシ菌株EcNの内在的な補因子リサイクル能力がNeu5Acの生合成要求を適切にサポートしたことから、EcNは効率的なNeu5Ac生合成のための有望なエンジニアリングプラットフォームであることが示された。
筆者らが開発したアプローチは補因子関連費用を最小化することによって費用効率的な戦略を提供している。
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O-グリコシル化がパーキンソン病のミクログリア神経炎症を調節する
- 出典：
- NPJ Parkinson's disease. 2026
- DOI：
- 10.1038/s41531-026-01319-6
要旨：
"O-グリコシル化は栄養依存的な翻訳後修飾として、免疫および炎症過程の重要な調節因子として認識されるようになってきた。
しかし、神経炎症および神経変性疾患の進行における役割についてはいまだ十分に解明されていない。
筆者らは本研究において、O-グリコシル化の低下がパーキンソン病（PD）における神経炎症シグナリングにいかに寄与するかを検討した。
パーキンソン病は免疫・代謝相互作用の制御不全を伴う疾患として認識されつつある。
パーキンソン病患者の死後脳組織（黒質）の分析から、グローバルなO-グリコシル化レベルの著しい低下が明らかになり、これに伴い神経炎症シグナルの増強およびpro-inflammatory（炎症促進型）ミクログリア活性化状態の優位性が認められた。
脂肪多糖類（LPS）誘発パーキンソン病マウスモデルでは、グルコサミンまたはThiamet-Gを用いたO-グリコシル化の薬理学的上昇により、運動障害が顕著に改善され、チロシン水酸化酵素（TH）陽性ドーパミン神経が保存され、グリア活性化とインフラマソーム組立を含む神経炎症応答が減弱した。
初代培養ミクログリアでは、O-グリコシル化の増強がLPS誘発の炎症促進型ジーン発現を抑制し、一方で抗炎症型およびホメオスタシス維持型の表現型を促進したと筆者らは報告している。
機序的には、O-グリコシル化の増加がNF-κBシグナリング活性を減弱させ、炎症促進型サイトカイン産生を低下させることにより、ミクログリア機能状態を再プログラムしたと筆者らは報告している。
これらの知見は、O-グリコシル化がミクログリア仲介神経炎症の重要な調節因子であることを示す一方で、パーキンソン病などの炎症関連神経変性疾患への治療的ポテンシャルを有することを示唆している。"
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グルコサミンはヒト滑膜MH7A細胞におけるκBキナーゼβ阻害因子のO結合型Nアセチルグルコサミン修飾を介して核因子κBシグナル伝達を抑制する
- 出典：
- Biosci Biotechnol Biochem. 2025 Dec 18:zbaf191
- DOI：
- 10.1093/bbb/zbaf191
要旨：
グルコサミンは、核内因子κB（NF-κB）シグナル伝達の抑制を介して抗炎症作用を示し、その機序としてO-結合型N-アセチルグルコサミン修飾（O-GlcNAc修飾）の関与が示唆されてきた。
本研究では、ヒト滑膜由来MH7A細胞を用い、インターロイキン1β（IL-1β）刺激下におけるNF-κBシグナル関連分子に対するグルコサミンおよびO-GlcNAc転移酵素阻害剤であるアロキサン（alloxan）の影響が検討された。
その結果、グルコサミンはNF-κBのO-GlcNAc修飾を誘導し、IL-1βによって惹起されるNF-κBの核内移行およびp65サブユニットのリン酸化を顕著に抑制することが示された。
さらにグルコサミンは、IL-1β刺激によるIκB（inhibitor of κB）のリン酸化および分解を抑制していた。
加えて、IκBαをリン酸化するキナーゼであるIκBキナーゼβ（IKKβ）に対してグルコサミンはO-GlcNAc修飾を促進すると同時に、そのリン酸化、すなわち活性化を抑制したと報告されている。
これらNF-κB、IκBα、IKKβに対するグルコサミンの作用は、アロキサン処理により打ち消された。
また、IKKβをノックダウンした細胞では、IL-1β刺激によるIL-8産生に対するGlcNの抑制効果が消失していた。
以上の結果から、IKKβのO-GlcNAc修飾が、グルコサミンによるNF-κBシグナル伝達および炎症性サイトカイン産生抑制の中核的な分子機構である可能性が示唆されたと、筆者らは述べている。
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合成生物学的経路に基づくグルコースとアンモニウムの消費によるグルコサミン蓄積の促進のための操作されたSaccharomyces cerevisiae
- 出典：
- Foods. 2025 Aug 10;14(16):2783
- DOI：
- 10.3390/foods14162783
要旨：
グルコサミンは高付加価値化合物であり、健康分野において重要な応用を有している。
グルコサミンは食品添加物または機能性食品として、食品および健康産業において広く利用されている。
従来の製造方法は工程が複雑であり、環境汚染や原料の感作性といった問題を伴うことから、環境負荷が低く、高効率かつ安全なGlcN製造法の開発が重要であるとされている。
筆者らは本研究において、Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats Cas9（CRISPR-Cas9）法を用い、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのPFK1、PDB1、GNA1、ISR1、およびPCM1遺伝子をノックアウトしている。
さらに、グルコサミン-6-リン酸デアミナーゼGlmD、グルコサミン-6-リン酸ホスファターゼGlmP、およびアンモニウムトランスポーターAMT1の3つの鍵酵素遺伝子を導入し、高濃度の無機アンモニウムイオン存在下でグルコサミンを合成するための組換え株が構築された。
その結果、GlmD、GlmP、およびAMT1を導入し、同時にPFK1、PDB1、GNA1、PCM1、およびISR1を欠失させたS. cerevisiae HPG5は、10 g/Lの（NH4）2SO4を用いた発酵条件下において、1.95 ± 0.02 g/Lという最も高いグルコサミン収量を示し、これは対照株と比較して2.47倍であったと筆者らは報告している。
また、20 g/Lのグルコースおよび10 g/Lの（NH4）2SO4を含む液体YPD培地におけるHPG5株のグルコースからグルコサミンへの変換率は9.75％であったとされている。
これらの結果から、S. cerevisiae HPG5は高濃度硫酸アンモニウム存在下においてグルコサミンを効率的に生産できる可能性が示唆されたと筆者らは述べている。
さらに、本研究は、グルコサミン生産に向けた有望な代替手段としてS. cerevisiae HPG5を提示するものであると位置づけられている。
