2017 Fiscal Year Research-status Report
酸性ほ乳類キチナーゼはマウスとブタの消化器系において糖質分解酵素か？
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16K07699
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
小山 文隆 工学院大学, 先進工学部, 教授 (40194641)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 酸性ほ乳類キチナーゼ / 胃 / 飼料 / キチン / キチン含有生物 / マウス / ブタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キチンは，N-アセチル-D-グルコサミン (GlcNAc) のポリマーで，甲殻類，昆虫，真菌類などのキチン含有生物の主要な構成成分である。ほ乳類は二種類の活性を有するキチナーゼ，キトトリオシダーゼ (Chit1) と，酸性ほ乳類キチナーゼ (AMCase)，を発現している。我々は，AMCase が，ブタの消化系条件下において，多量の内在性ペプシン A と C の存在下で，主要な糖質分解酵素として機能することを示した。我々は，qPCR システムを用い，ブタの組織において，キチナーゼと対照遺伝子の発現レベルを定量した。Chit1 mRNA は目で高く発現していた。一方，AMCase mRNA は胃で特異的に発現しており，そのレベルはハウスキーピング遺伝子よりも顕著に高かった。ブタの胃から AMCase を精製し，その酵素学的性質を解析したところ，ブタ AMCase は pH 2.0～4.0 付近で活性が最も高く，pH 7.0 まで活性を保持していた。また，AMCase は，pH 2.0 でペプシン，pH 7.6 でトリプシン・キモトリプシンの強力なプロテアーゼ活性に対し耐性を持っていた。AMCase は，高分子量キチン，ミールワーム幼虫の殻に含まれるキチンを分解し，(GlcNAc)2 を生成した。さらに, 胃の抽出液中の内在性 AMCaseが，ペプシンとともに，ハエの翅のキチン質の分解を可視化した。したがって，ブタ AMCase は，胃のみならず，腸における幅広い pH において，プロテアーゼ耐性のキチン分解酵素として働くことが出来る。以上の結果は，キチン含有生物が，持続可能なブタ飼料として利用できる可能性を強く示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の目標であった、マウスとブタでの解析が終了した。さらに、計画していなかったニワトリ、イヌ、ウシについても研究を進め、解析を終了した。これらについても論文が受理されている。
そこで、研究を非ヒト霊長類のカニクイザルに展開している。研究論文をまとめ、国際学術雑誌に投稿した。
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| Strategy for Future Research Activity |
非ヒト霊長類のカニクイザル (Old World Monkey)、マーモセット (New World monkey) について、酸性ほ乳類キチナーゼが消化酵素として働いているかどうかを検証している。平成30年度もさらに研究を進め、論文をまとめる。
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| Causes of Carryover |
（理由）他の外部資金が採択されたため、本研究の遂行がスムースに進みました。
次年度の外部資金の採択が不明確だったため、次年度使用額が生じました。
（使用計画）抗体の作成、各種動物組織の購入、DNA の塩基配列の決定、DNA オリゴヌクレオチドの合成、タンパク質解析試薬の購入、論文掲載費で使用予定です。
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[Journal Article] Chitin digestibility is dependent on feeding behaviors, which determine acidic chitinase mRNA levels in mammalian and poultry stomachs2018
Author(s)
Tabata, E., Kashimura, A., Kikuchi, A., Masuda, H., Miyahara, R., Hiruma, Y., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Matoska, V., Bauer, P. O. and Oyama, F.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 8
Pages: 1461
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Acidic chitinase-chitin complex is dissociated in a competitive manner by acetic acid: purification of natural enzyme for supplementation purposes2018
Author(s)
Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Imamura, Y., Shimizu, H., Matoska, V., Bauer, P. O. and Oyama, F.
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Journal Title
Int. J. Mol. Sci.
Volume: 19
Pages: 362
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Gastric and intestinal proteases resistance of chicken acidic chitinase nominates chitin-containing organisms for alternative whole edible diets for poultry.2017
Author(s)
Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Kino, Y., Matoska, V., Bauer, P.O. and Oyama, F.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 6662
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Protease resistance of porcine acidic mammalian chitinase under gastrointestinal conditions implies that chitin-containing organisms can be sustainable dietary resources2017
Author(s)
Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Imamura, Y., Seki, S., Ueda, H., Matoska, V., Bauer, P. O. and Oyama, F.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 7
Pages: 12963
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Improved fluorescent labeling of chitin oligomers: chitinolytic properties of acidic mammalian chitinase under somatic tissue pH conditions.2017
Author(s)
Wakita, S., Kimura, M., Kato, N., Kashimura, A., Kobayashi, S., Kanayama, N., Ohno, M., Honda, S., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Bauer, P.O. and Oyama, F.
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Journal Title
Carbohydr. Polym.
Volume: 164
Pages: 145-153
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Mouse acidic mammalian chitinase exhibits transglycosylation activity at somatic tissue pH.2017
Author(s)
Wakita S, Kobayashi S, Kimura M, Kashimura A, Honda S, Sakaguchi M, Sugahara Y, Kamaya M, Matoska V, Bauer PO, and Oyama F.
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Journal Title
FEBS Lett.
Volume: 591
Pages: 3310-3318
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Gene expression analysis and enzyme function of pig mammalian chitinase2017
Author(s)
Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Oyama, F.
Organizer
The 67th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics (ASHG) (Orlando)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Chitinases mRNA levels quantified by qPCR in crab-eating monkey tissues.2017
Author(s)
Kimura, M., Umeyama, T., Wakita, S., Okawa, K., Sakaguchi, M., Oyama, F.
Organizer
The 67th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics (ASHG) (Orlando)
Int'l Joint Research
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