世界中のヒトの口腔内に分布する巨大な染色体外エレメント「Inocle」の発見~微生物がヒト体内の環境変化に適応するメカニズムを解明する一歩~

ad

2025-08-21 東京大学

東京大学らの研究グループは、ヒト口腔内に広く分布する新規の巨大染色体外エレメント「Inocle」を発見しました。唾液に特化したロングリードメタゲノム解析を開発し、世界各地のサンプルを解析した結果、平均74%で検出され、特にStreptococcus属が主要宿主であることが判明しました。Inocleは最大395kbの環状DNA構造を持ち約300遺伝子をコードし、酸化ストレス耐性やDNA損傷応答、免疫相互作用関連の遺伝子を含むことから、細菌が環境変化や宿主の生理状態に適応する役割を担うと考えられます。血液解析では免疫細胞との有意な関連性が示され、さらに頭頸部がんや大腸がん患者ではInocleが減少していることも明らかになりました。本成果は、常在細菌がヒト体内で安定的に共存する分子基盤の理解に貢献し、今後の機能未知遺伝子の解明や免疫システムとの相互作用研究を通じ、疾患との関連解明や新たな医療応用が期待されます。

世界中のヒトの口腔内に分布する巨大な染色体外エレメント「Inocle」の発見~微生物がヒト体内の環境変化に適応するメカニズムを解明する一歩~
Inocleの基本的な遺伝子機能の特徴とInocleが有意に関連するヒト生理機能の一覧

<関連情報>

巨大エクストラクロマチン要素「Inocle」は、ヒト口腔マイクロバイオームの適応能力を拡大する可能性を有する Giant extrachromosomal element “Inocle” potentially expands the adaptive capacity of the human oral microbiome

Yuya Kiguchi,Nagisa Hamamoto,Yukie Kashima,Lucky R. Runtuwene,Aya Ishizaka,Yuta Kuze,Tomohiro Enokida,Nobukazu Tanaka,Makoto Tahara,Shun-Ichiro Kageyama,Takao Fujisawa,Riu Yamashita,Akinori Kanai,Josef S. B. Tuda,Taketoshi Mizutani & Yutaka Suzuki
Nature Communications  Published:11 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62406-5

Abstract

Survival strategy of bacteria is expanded by extrachromosomal elements (ECEs). However, their genetic diversity and functional roles for adaptability are largely unknown. Here, we discover a novel family of intracellular ECEs using 56 saliva samples by developing an efficient microbial DNA extraction method coupled with long-read metagenomics assembly. Even though this ECE family was not hitherto identified, our global prevalence analysis using 476 salivary metagenomic datasets elucidates that these ECEs reside in 74% of the population. These ECEs, which we named, “Inocles”, are giant plasmid-like circular genomic elements of 395 kb in length, including Streptococcus as a host bacterium. Inocles encode a series of genes that contribute to intracellular stress tolerance, such as oxidative stress and DNA damage, and cell wall biosynthesis and modification involved in the interactions with oral epithelial cells. Moreover, Inocles exhibit significant positive correlations with immune cells and proteins responding to microbial infection in peripheral blood. Intriguingly, we examine and find their marked reductions among 68 patients of head and neck cancers and colorectal cancers, suggesting its potential usage for a novel biomarker of gastrointestinal cancers. Our results suggest that Inocles potentially boost the adaptive capacity of host bacteria against various stressors in the oral environment.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました