腸内細菌が加熱食品由来化合物を分解する仕組みを解明(Roasted and Browned: How Gut Bacteria Break Down Heated Foods)

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2026-07-16 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツ・ミュンヘン大学(LMU)とドレスデン工科大学(TU Dresden)の研究チームは、加熱調理で生じるメイラード反応生成物を腸内細菌がどのように分解するかを解明し、その成果をFood Chemistryに発表した。研究では、加熱食品に多く含まれる修飾アミノ酸Nε-カルボキシメチルリジン(CML)に着目し、大腸菌(Escherichia coli)の酵素SpeCが、本来の機能に加えてCMLや他の化学修飾アミノ酸も分解できることを明らかにした。これは、細菌が新たな酵素を獲得するのではなく、既存酵素の「副次的活性」を利用して新しい栄養源へ適応する仕組みを示している。さらに計算解析から、この代謝経路はヒト腸内細菌叢に広く存在する可能性が示された。また、CML代謝は大腸がん、脂肪肝、肝炎など食生活関連疾患との関連も示唆され、分解過程で生成される新規生体アミンが宿主と腸内細菌の相互作用に関与する可能性も示された。ただし、現時点では因果関係は未解明であり、加工食品、腸内細菌叢、健康との関係を理解する新たな基盤となる研究成果である。

<関連情報>

腸内細菌におけるNε-修飾リジン誘導体に対する地下脱炭酸酵素活性の解明 Deciphering underground decarboxylase activity towards Nε-modified lysine derivatives in enterobacteria

Erica F. Aveta, Patroklos Vougioukas, Fei Qi, Judith Mehler, Kim Ina Behringer, Nicola Gericke, Marlene Walczak, Alexander P. Vallejo-Janeta, Thomas Blank, Michael Hellwig, Jürgen Lassak
Food Chemistry  Available online: 29 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150234

腸内細菌が加熱食品由来化合物を分解する仕組みを解明(Roasted and Browned: How Gut Bacteria Break Down Heated Foods)

Abstract

Thermal food processing generates diverse compounds interacting with the gut microbiota. Despite their abundance, the microbial turnover of diet-borne Nε-modified lysine derivatives remains largely unexplored. We demonstrate that the enterobacterial ornithine decarboxylase SpeC degrades the prevalent advanced glycation end product Nε-carboxymethyllysine (CML) to carboxymethylcadaverine via an underground activity (∼4 molecules/enzyme/min). This promiscuity extends to additional Nεmodified lysine derivatives – namely formylated (FmL), monomethylated (MML) and dimethylated (DML) lysine – yielding previously unknown biogenic amines (mono- and dimethylcadaverine, formylcadaverine). Functionally, SpeC enables Escherichia coli to utilize CML as a sole nitrogen source. In specific strains, this metabolism reinforces pH-stress responses, supporting survival under mild acidic conditions typical for the colon. Furthermore, SpeC orthologs are widespread across human gut genomes, correlating with geography, diet, and disease. Together, these findings suggest a potential diet-microbiome communication axis, linking the intake of modified dietary chemicals to microbial physiology and hypothesized host impacts.

生物化学工学
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