Nishiyama, Keita

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Affiliation

School of Medicine, Department of Microbiology and Immunology (Shinanomachi)

Position

Senior Assistant Professor (Non-tenured)/Assistant Professor (Non-tenured)

Career 【 Display / hide

  • 2015.04
    -
    2019.03

    北里大学薬学部, 微生物学教室, 助教

Academic Background 【 Display / hide

  • 2012.04
    -
    2015.03

    Kitasato University,  Kitasato university, school of veterinary medicine, 獣医学系研究科

    University, Doctoral course

Academic Degrees 【 Display / hide

  • 博士(農学), Kitasato University, Coursework, 2015.03

 

Books 【 Display / hide

  • Adhesion of Lactobacillus to Intestinal Mucin

    Nishiyama K, Mukai T, Methods Mol Biol. Humana Press, New York, 2019.01

Papers 【 Display / hide

  • 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

    米田 一成, 緒方 美月, 西山 啓太, 福田 健二, 安田 伸, 井越 敬司, 木下 英樹

    ミルクサイエンス (日本酪農科学会)  68 ( 1 ) 3 - 11 2019.04

    ISSN  1343-0289

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    乳酸菌は様々な機能性を有する代表的な有用細菌であるが、その機能を担う因子の一つとして、グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)が挙げられる。GAPDHは、乳酸菌の菌体表層にも局在しており、ヒト大腸ムチン、血液型抗原、細胞外マトリックス成分、プラスミノーゲンなどへの付着性を示すことが報告されている。また、乳酸菌には水銀吸着能があること、その吸着に菌体表層タンパク質が関与していることが明らかになっていることから、GAPDHが水銀結合に関与しているのではないかと考えた。そこでLactobacillus plantarum subsp.plantarum JCM 1149TのゲノムDNA配列情報をもとにgapをPCRにより増幅しpET28bベクターにクローン化した。本プラスミドをEscherichia coli Rosetta2(DE3)pLysSに導入し、N-末端ヒスチジンタグ融合GAPDH(rGAPDH)として発現させた。rGAPDHをコバルトカラムを用いて精製、濃縮後、NAD+と混合し、結晶化を試みたところ、約0.5mmの良質な単結晶を作製することに成功した。本結晶を用いてX線回折実験を行ったところ、最高分解能が1.85Åであり、空間群は直方晶系であるC222^1であった。また、本結晶化条件で析出した単結晶に対して水銀をソーキングした後にX線回折実験を行ったところ、最高分解能2.13Åのデータ測定に成功した。GAPDHの有する4つのCys残基(Cys101、Cys156、Cys160、Cys328)のうち、触媒に関わるCys156以外の3つのCys残基がHg2+の結合に関与することを明らかにした。興味深いことに、rGAPDH-Hg2+複合体ではNAD+の電子密度が全く観察されなかった。これは、rGAPDHのNAD+結合部位にHg2+が結合することによってNAD+結合部位がHg2+に占有され、NAD+がrGAPDHに結合できなくなることが原因であると考えられた。また、Hg2+の結合様式はGAPDHのサブユニット間で異なっており、特にCys101のHg2+結合様式がA、Dサブユニット間で異なることを明らかにした。(著者抄録)

  • A new approach for analyzing an adhesive bacterial protein in the mouse gastrointestinal tract using optical tissue clearing.

    Nishiyama K, Sugiyama M, Yamada H, Makino K, Ishihara S, Takaki T, Mukai T, Okada N

    Scientific reports (Scientific Reports)  9 ( 1 ) 4731 - 4731 2019.03

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted

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    © 2019, The Author(s). Several bacterial moonlighting proteins act as adhesion factors, which are important for bacterial colonization of the gastrointestinal (GI) tract. However, little is known about the adherence properties of moonlighting proteins in the GI tract. Here, we describe a new approach for visualizing the localization of moonlighting protein-coated fluorescent microbeads in the whole GI tract by using a tissue optical clearing method, using elongation factor Tu (EF-Tu) as an example. As a bacterial cell surface-localized protein mimic, recombinant EF-Tu from Lactobacillus reuteri was immobilized on microbeads. EF-Tu-coating promoted the interaction of the microbeads with a Caco-2 cell monolayer. Next, the microbeads were orally administered to mice. GI whole tissues were cleared in aqueous fructose solutions of increasing concentrations. At 1 h after administration, the microbeads were diffused from the stomach up to the cecum, and after 3 h, they were diffused throughout the intestinal tract. In the lower digestive tract, EF-Tu-beads were significantly more abundant than non-coated control beads, suggesting that EF-Tu plays an important role in the persistence of the microbeads in the GI tract. The new approach will help in evaluating how moonlighting proteins mediate bacterial colonization.

  • Adhesion of Lactobacillus to Intestinal Mucin.

    Nishiyama K, Mukai T

    Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) (Methods in Molecular Biology)  1887   159 - 166 2019

    Joint Work, Accepted,  ISSN  10643745

     View Summary

    © Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2019. Adhesion to intestinal mucin is one of the main in vitro tests for the study of probiotic strains. Mucins immobilized on microtiter plates and glass slides are easy and excellent methods used for the quantitative analysis of Lactobacillus adhesion. However, to maintain the performance of the quantitative analysis, these methods must be chosen appropriately according to the nature and characteristics of the strain, such as tolerance to surfactant and the ability to self-aggregate. Here we describe two methodologies used to evaluate adhesion of Lactobacillus to mucin, in addition to the isolation and purification of mucins from porcine colonic tissues.

  • シアル酸をめぐる腸内での競争

    西山啓太

    生物工学会誌・バイオミディア 96 ( 10 ) 595 2018.08

    Research paper (scientific journal), Single Work, Accepted

  • Two extracellular sialidases from Bifidobacterium bifidum promote the degradation of sialyl-oligosaccharides and support the growth of Bifidobacterium breve.

    Nishiyama K, Nagai A, Uribayashi K, Yamamoto Y, Mukai T, Okada N

    Anaerobe (Anaerobe)  52   22 - 28 2018.08

    Research paper (scientific journal), Joint Work, Accepted,  ISSN  10759964

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    © 2018 Elsevier Ltd We investigated the roles of extracellular sialidases (SiaBb1 and SiaBb2) in cross-feeding between sialidase-carrying Bifidobacterium bifidum and sialic acid-utilizing Bifidobacterium breve. Using 6ʹ sialyllactose (6ʹSL) as a carbon source, the number of wild-type B. bifidum cells increased while that of a siabb2-inactivated strain (Δsiabb2) did not. Coculture of these two strains in the presence of 6ʹSL resulted in similar increase in cell numbers. Coculture of wild-type B. bifidum, but not the Δsiabb2 strain, with sialic acid-utilizing Bifidobacterium breve, which cannot release sialic acids from carbohydrates, in the presence of 6ʹSL increased the number of B. breve cells. Moreover, when mucin was used as a carbon source, B. breve growth was increased in cocultures with B. bifidum wild-type and Δsiabb2 strains, suggesting that SiaBb1 may be involved. Additionally, B. breve cell numbers increased during cultivation with recombinant SiaBb1-and SiaBb2-treated mucin as the sole carbon source. These results indicated that B. bifidum SiaBb2 liberated sialic acid from sialyl-human milk oligosaccharides and -mucin glycans, supporting the growth of B. breve through sialic acid cross-feeding. SiaBb1 may assist in the degradation of mucin glycan. Collectively, our results revealed that both the B. bifidum extracellular sialidases promote the utilization of sialylated carbohydrates and supply free sialic acid to other Bifidobacterium strains.

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  • シアル酸をめぐる腸内での競争

    西山啓太

    生物工学会誌 96 ( 10 ) 595 2018.10

    Other article, Single Work,  ISSN  0919-3758

  • 消化管ムチンとの相互作用を介したビフィズス菌の定着戦略

    西山啓太, 岡田信彦

    バイオサイエンスとインダストリー ((一財)バイオインダストリー協会)  76 ( 4 ) 288‐291 - 291 2018.07

    Other article, Joint Work,  ISSN  0914-8981

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    ビフィズス菌はヒトの消化管に共生する腸内細菌の一種である。本稿では、筆者らが最近見いだした、消化管ムチンとのユニークな相互作用を介したビフィズス菌の定着戦略について紹介する。(著者抄録)

  • 組織透明化法を用いたムーンライティングタンパク質の腸管付着因子としての機能解析

    西山啓太, 杉山真言, 向井孝夫, 岡田信彦

    日本乳酸菌学会誌 (日本乳酸菌学会)  29 ( 2 ) 110 - 110 2018.07

    Other article, Joint Work,  ISSN  1343-327X

  • Bifidobacterium bifidumの細胞外シアリダーゼの腸粘液との相互作用と糖の資化における役割

    西山啓太, 長井暁, 吹谷智, 横田篤, 山本裕司, 向井孝夫, 岡田信彦

    腸内細菌学雑誌 ((公財)日本ビフィズス菌センター)  32 ( 2 ) 102 - 102 2018.04

    Other article, Joint Work,  ISSN  1343-0882

  • Factors involved in the interaction between Bifidobacterium and the host mucosal surface

    西山啓太, 向井孝夫

    日本乳酸菌学会誌 (日本乳酸菌学会)  29 ( 1 ) 13‐18 - 18 2018.03

    Other article, Joint Work,  ISSN  1343-327X

     View Summary

    Bifidobacterium属細菌(ビフィズス菌)は、ヒトの小腸下部から結腸に棲息する共生細菌である。消化管はムチンを主成分とする粘液で覆われており、細菌に棲息の場を提供すると共に、栄養源としても利用される。したがって、ビフィズス菌とムチンとの相互作用は、腸内環境での生存競争に優位にはたらくと考えられる。本総説では、最初にビフィズス菌とムチンとの相互作用にかかわる様々な細胞外タンパク質の特徴について概説する。次に、筆者らが最近見出した糖質分解酵素や線毛を介したビフィズス菌の定着機構について述べる。(著者抄録)

Presentations 【 Display / hide

  • 腸内細菌のムーンライティングタンパク質を介した宿主定着とその解析技術 組織透明化を中心に

    西山 啓太

    日本乳酸菌学会誌, 2019.11, 日本乳酸菌学会

  • 粘膜結合因子はLactobacillus rhamnosustoの腸管粘膜への接着能を制御する(Mucus-binding factor regulate the adhesion ability of Lactobacillus rhamnosusto intestinal mucosa)

    友常 加惠, 水野 滉也, 周 冰卉, 犬童 優樹, Villena Julio, Albarracin Leonardo, Islam Md. Aminul, 西山 啓太, 大坪 和香子, 北澤 春樹

    日本畜産学会大会講演要旨集, 2019.09, (公社)日本畜産学会

  • イムノバイオティックLactobacillus rhamnosusのMBFノックアウト株の樹立

    友常 加惠, 水野 滉也, 周 冰卉, Albarracin Leonardo, Islam Md Aminul, 西山 啓太, 大坪 和香子, Villena Julio, 佐々木 泰子, 北澤 春樹

    ミルクサイエンス, 2019.08, 日本酪農科学会

  • 腸内細菌がハマダラ蚊の卵巣内卵発育に与える影響

    箱崎 純, 福田 歩夢, 野々垣 雄介, 田邊 太志, 西山 啓太, 筏井 宏実

    日本獣医学会学術集会講演要旨集, 2019.08, (公社)日本獣医学会

  • ビフィズス菌の栄養共生におけるシアリダーゼの役割

    横井 達成, 長井 暁, 山本 裕司, 向井 孝夫, 西山 啓太, 岡田 信彦

    日本畜産学会大会講演要旨集, 2019.03, (公社)日本畜産学会

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide

  • なぜビフィズス菌は腸内に定着できるのか?- 腸内細菌との共生から紐解く生存戦略

    2020.04
    -
    2022.03

    Keio University, 西山 啓太, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

  • 乳酸菌におけるシグナル配列非依存的なタンパク質の分泌機構の解明

    2017.04
    -
    2020.03

    Kitasato University, 西山 啓太, Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

     View Summary

    乳酸菌におけるシグナル配列非依存的なタンパク質の分泌機構の解明を本研究課題の目的とする。付着因子(アドヘシン)を介した宿主消化管への定着は,乳酸菌の重要な生存戦略であると考えられている。アドヘシンの中には,既知のシグナル配列が無いにも関わらず,細胞外へと積極的に分泌されるタンパク質が数多く存在する。
    しかしながら,既知の分泌シグナル配列の無いタンパク質がどのような分泌機構により細胞外へと移行するか全く不明であるため,アドヘシンとしての役割は,特定の菌株における現象論の域に留まっており,これらの機能的役割を明らかにするためにも分泌機構の解明が強く求められてきた。
    申請者は,Lactobacillus reuteriのアドヘシンのひとつ翻訳伸長因子(Elongation Factor Tu, EF-Tu)のアミノ酸置換体を用いた実験から,既知の分泌シグナル配列とは異なる特定の配列依存的に,能動的膜輸送経路により分泌されるとの実験データに基づく新たな仮説を立てた。
    そこで,①EF-Tuにおける新たな分泌シグナルの機能的役割の解析と②EF-Tuの膜透過反応の証明を基盤として,これまで不明であった既知の分泌シグナル配列非依存的なタンパク質の分泌機構を明らかにする。
    本年度は,EF-Tuで見出された推定シグナル配列のレポーターキメラ体を作製し,分泌パターンの解析を行うことで,推定シグナルを明確にすることを目的とする。
    本年度は,EF-Tuで見出された推定シグナル配列の解析を主として実施した。具体的には,推定分泌シグナルに種々のアミノ酸置換を導入した後,これを異種タンパク質に融合したキメラ体を作製した。次に,これらを膜輸送経路の変異株に導入することで,分泌パターンの変化を評価した。
    EF-Tuの分泌に寄与すると考えられる疎水性アミノ酸を概ね同定することができ,さらに,他のタンパク質においても類似性の高い領域を見出すことが出来た。以上より,本年度の研究は,計画通り進んでいると判断した。
    推定シグナル配列の解析の規則性が明らかになりつつあることから,今後は,膜輸送装置と推定分泌シグナルの相互作用について解析を重点的に進める予定である。さらに,EF-Tu分泌の別経路としての関与が懸念されていた,膜小胞の関与についても確認するために,プロテオーム解析も合わせて進める予定である。