Is acidic mammalian chitinase a major glycosidase in the stomachs of mouse and porcine?

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07699
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 小山 文隆 工学院大学, 先進工学部, 教授 (40194641)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: カニクイザル / マーモセット / 旧世界ザル / 新世界ザル / 酸性ほ乳類キチナーゼ / プロテアーゼ耐性 / 消化酵素 / 胃

Outline of Annual Research Achievements

キチンは，N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) の重合体で，昆虫の主要な構成成分である。昆虫は普遍的な生物で，タンパク質に富み，飼料転換効率が高い。最近，我々は，酸性ほ乳類キチナーゼ (AMCase, acidic mammalian chitinase；別名称 Chia, chitinase acidic) が，マウス，ブタ，ニワトリ（雑食性）で消化酵素として働き，イヌ（肉食性）とウシ（草食性）ではそのような働きが認められなかったので，食性が AMCase の発現レベルに影響し，特定の動物におけるキチンの消化性を決める，と報告した。
今年度は，霊長類について検討した。非ヒト霊長類のカニクイザル (Macaca fascicularis) は旧世界ザル，コモンマーモセット (Callithrix jacchus) は新世界ザルに属している。
まずカニクイザルにおける AMCaseの遺伝子発現解析を qPCR 法で行った。AMCase mRNA は胃で非常に高いレベルで発現していた。次に，カニクイザル-マウス-ヒトハイブリッド標準 DNA を使用して，マウス，カニクイザル，ヒトでの遺伝子発現解析の種間比較を行った。AMCase mRNA レベルは，ヒトの胃ではとても低かったが，マウスとサルの胃において非常に高い発現をしていた。
次にマーモセットを解析した。マーモセットは，ペプシン，トリプシン，キモトリプシン耐性の AMCase を，胃で多量に発現していた。マーモセットの AMCase は，pH 2.0 で最大活性を示し，消化器系条件下で，キチンとミールワームの殻を (GlcNAc)2 へと分解した。
以上の結果は，AMCase が，非ヒト霊長類のサルの胃で，プロテアーゼ耐性の消化酵素として働いていることを示す。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Homolka Hospital(チェコ)
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: Homolka Hospital
• [Journal Article] High expression of acidic chitinase and chitin digestibility in the stomach of common marmoset (Callithrix jacchus), an insectivorous nonhuman primate (2019)
  • Author(s): Tabata, E., Kashimura, A., Uehara, M., Wakita, S., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Yurimoto, T., Sasaki, E., Matoska, V., Bauer, P. O. & Oyama, F.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 9 Pages: 159
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36477-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chitinase mRNA Levels Determined by QPCR in Crab-Eating Monkey (Macaca fascicularis) Tissues: Species-Specific Expression of Acidic Mammalian Chitinase and Chitotriosidase (2018)
  • Author(s): Uehara, M., Tabata, E., Ishii, K., Sawa, A., Ohno, M., Sakaguchi, M., Matoska, V., Bauer, P. O. & Oyama, F.
  • Journal Title: Genes (Basel) Volume: 9 Pages: 244
  • DOI: 10.3390/genes9050244
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ブタ酸性キチナーゼは，消化器系プロテアーゼに耐性で，キチン分解酵素として機能する (2019)
  • Author(s): 小山 文隆、樫村 昭徳、脇田 悟誌、菅原 康里、田畑 絵理
  • Organizer: 日本農芸化学会2019年度(H31年度)大会
• [Presentation] Acidic mammalian chitinase is a major chitinase in stomach resistant to pepsin and trypsin/chymotrypsin digestion (2018)
  • Author(s): Oyama, F., Kimura, M., Okawa, K., Onuki, R., Nemoto, C., Tabata, E., Wakita, S., Kashimura, A., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Ohno, M.
  • Organizer: 14th International Chitin and Chitosan Conference (14th ICCC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gene expression analysis of chitinases in crab-eating monkey: species-specific expression of acidic mammalian chitinase and chitotriosidase (2018)
  • Author(s): Uehara, M., Tabata, E., Ohno, M., Sakaguchi, M., Oyama, F.
  • Organizer: 14th International Chitin and Chitosan Conference (14th ICCC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acidic chitinase mRNA levels and their chitinolytic activity are affected by the feeding behavior, which may determine chitin digestibility in animals (2018)
  • Author(s): Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Oyama, F.
  • Organizer: 14th International Chitin and Chitosan Conference (14th ICCC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantification of chitinases mRNA levels by qPCR in crab-eating monkey tissues: Comparison with mouse and human (2018)
  • Author(s): Uehara, M., Tabata, E., Ohno, M., Sakaguchi, M., Oyama, F.
  • Organizer: The 67th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Feeding behaviors determine acidic chitinase mRNA levels in mammalian and poultry stomachs. (2018)
  • Author(s): Oyama, F., Kashimura, A., Kikuchi, A., Masuda, H., Miyahara, R., Hiruma, Y., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Tabata, E.
  • Organizer: The 67th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gene expression analysis of mammalian chitinases in common marmoset (Callithrix jacchus) tissue. (2018)
  • Author(s): Tabata, E., Kashimura, A., Uehara, M. Wakita, S., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Yurimoto, T., Sasaki, E., Oyama, F.
  • Organizer: The 67th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Int'l Joint Research