西山 啓太 (ニシヤマ ケイタ)

Nishiyama, Keita

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所属(所属キャンパス)

医学部 微生物学・免疫学教室 (信濃町)

職名

専任講師(有期)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年04月
    -
    2019年03月

    北里大学薬学部, 微生物学教室, 助教

学歴 【 表示 / 非表示

  • 2012年04月
    -
    2015年03月

    北里大学, 獣医学部, 獣医学系研究科

    大学, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(農学), 北里大学, 課程, 2015年03月

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Adhesion of Lactobacillus to Intestinal Mucin

    Nishiyama K, Mukai T, Methods Mol Biol. Humana Press, New York, 2019年01月

論文 【 表示 / 非表示

  • Extracellular vesicles produced by Bifidobacterium longum export mucin-binding proteins

    Nishiyama K., Takaki T., Sugiyama M., Fukuda I., Aiso M., Mukai T., Odamaki T., Xiao J.z., Osawa R., Okada N.

    Applied and Environmental Microbiology (Applied and Environmental Microbiology)  86 ( 19 )  2020年10月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  00992240

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    Extracellular proteins are important factors in host-microbe interactions; however, the specific factors that enable bifidobacterial adhesion and survival in the gastrointestinal (GI) tract are not fully characterized. Here, we discovered that Bifidobacterium longum NCC2705 cultured in bacterium-free supernatants of human fecal fermentation broth released a myriad of particles into the extracellular environment. The aim of this study was to characterize the physiological properties of these extracellular particles. The particles, approximately 50 to 80 nm in diameter, had high protein and double-stranded DNA contents, suggesting that they were extracellular vesicles (EVs). A proteomic analysis showed that the EVs primarily consisted of cytoplasmic proteins with crucial functions in essential cellular processes. We identified several mucin-binding proteins by performing a biomolecular interaction analysis of phosphoketolase, GroEL, elongation factor Tu (EF-Tu), phosphoglycerate kinase, transaldolase (Tal), and heat shock protein 20 (Hsp20). The recombinant GroEL and Tal proteins showed high binding affinities to mucin. Furthermore, the immobilization of these proteins on microbeads affected the permanence of the microbeads in the murine GI tract. These results suggest that bifidobacterial exposure conditions that mimic the intestine stimulate B. longum EV production. The resulting EVs exported several cytoplasmic proteins that may have promoted B. longum adhesion. This study improved our understanding of the Bifidobacterium colonization strategy in the intestinal microbiome. IMPORTANCE Bifidobacterium is a natural inhabitant of the human gastrointestinal (GI) tract. Morphological observations revealed that extracellular appendages of bifidobacteria in complex microbial communities are important for understanding its adaptations to the GI tract environment. We identified dynamic extracellular vesicle (EV) production by Bifidobacterium longum in bacterium-free fecal fermentation broth that was strongly suggestive of differing bifidobacterial extracellular appendages in the GI tract. In addition, export of the adhesive moonlighting proteins mediated by EVs may promote bifidobacterial colonization. This study provides new insight into the roles of EVs in bifidobacterial colonization processes as these bacteria adapt to the GI environment.

  • 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年03月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

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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 (Methods in Molecular Biology)  1887   159 - 166 2019年

    共著, 査読有り,  ISSN  10643745

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    © 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.

  • 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年08月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  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.

  • Study of the adherence properties of Lactobacillus and Bifidobacterium species to intestinal tract and application to the prevention of pathogenic infection

    Nishiyama K

    Milk Science 66 ( 3 ) 219 - 226 2017年12月

    研究論文(学術雑誌), 単著, 査読有り

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総説・解説等 【 表示 / 非表示

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • 腸内細菌と宿主との相互作用にかかわる分子機構 細菌の消化管への定着

    西山 啓太, 岡田 信彦

    化学と生物, 2020年11月, (公社)日本農芸化学会

  • 腸内細菌におけるムーンライティングタンパク質の役割

    西山 啓太

    日本乳酸菌学会誌, 2020年07月, 日本乳酸菌学会

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    消化管への細菌の定着は、腸内細菌の生存戦略を理解するうえで重要である。細菌の菌体表層に局在する接着因子は、宿主と細菌の相互作用にかかわる。Moonlighting protein(ムーンライティングタンパク質)は、主となる機能に加え、異なる複数のはたらきを示すタンパク質の総称である。ムーンライティングタンパク質の多くは、解糖系、シャペロン、タンパク質合成など細菌の生命維持に重要な役割を持つが、菌体外へと分泌され菌体表層に留まることで、接着因子としての機能を発揮する。本総説では、ムーンライティングタンパク質のひとつ翻訳伸長因子(EF-Tu)に焦点を当て、腸内細菌の接着因子を介した定着過程について述べる。さらに、ムーンライティングタンパク質の生体内での挙動を評価するための新しい実験手法についても紹介したい。(著者抄録)

  • 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年11月, 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年09月, (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年08月, 日本酪農科学会

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 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年04月
    -
    2022年03月

    慶應義塾大学, 西山 啓太, 若手研究

  • 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年04月
    -
    2020年03月

    北里大学, 西山 啓太, 若手研究(B)

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    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。

受賞 【 表示 / 非表示

  • 二宮善基記念賞

    2021年06月

    受賞区分: 国内外の国際的学術賞

  • 日本酪農科学会 奨励賞

    2017年08月

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞