| Project/Area Number |
22KJ2736
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| Project/Area Number (Other) |
21J30001 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
田畑 絵理 (2021, 2023) 工学院大学, 先進工学部, 特別研究員(PD)
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| Research Fellow |
田畑 絵理 (2022) 工学院大学, 先進工学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 酸性キチナーゼ / Acidic chitinase / 食性 / 分子進化 / キチン / キチナーゼ / Chia / パラログ / 昆虫食 |
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| Outline of Research at the Start |
ほ乳類の祖先は主に昆虫をエサにしており、その祖先に近い食虫性のツパイやメガネザルは CHIA の遺伝子重複の産物であるパラログを 5 種類保持する。これに対し、現在の多くの動物は 1～3 種のみ、CHIA を機能遺伝子として保持している。しかし、これらの CHIA パラログの転写量や機能についてはよくわかっていない。本研究は、多様な動物種を対象に、CHIA パラログ分子の機能の解析と比較を行い、どのように進化してきたかを明らかにする。そして、ヒトの CHIA パラログ分子の胃と肺における生物・医学的理解につなげることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸性キチナーゼ（acidic chitinase, Chia）は、昆虫や真菌の外骨格を構成するキチンを分解する酵素である。Chiaのパラログ数やそのキチン分解性は、動物の食性と大きく関わる。本研究は、現代の動物が保持するChiaのパラログ分子の機能について明らかにし、最終的にヒトのChiaパラログ分子の生物・医学的特徴を明らかにすることを目指す。本年度は、進化的解析の基盤のため、草食性動物におけるChiaの酵素機能と分子進化の関係について解析を行った。活性の低いウシと活性の高いマウスのChia間でキメラタンパク質、変異体を作製、解析することにより、ウシChiaの活性低下を引き起こす1アミノ酸置換を明らかにした。この変異は大部分の草食性のウシ科動物で認められたが、一部の昆虫を食べる種では保存されておらず、高い活性を示した。さらに、クジラ偶蹄目に属する67種のChia酵素を進化学的に分析した結果、草食性のChia酵素は機能的制約が緩和されていた。これらの結果から、現代でも昆虫を食べる種のChiaは活性が高く、他方、昆虫を食べない種ではChiaが機能レベルで不活性な分子へと進化したことを明らかにした（Tabata et al., iScience 26(8):107254, 2023）。以上の結果は、ほ乳類における食性の変化に伴う分子進化であり、また、ヒトのChiaパラログの理解のための進化的知見となる。
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