魚類における新奇腸管キチンナノファイバー膜生体防御機構の学術的基盤整備

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03042
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡邊 壮一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20507884)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 魚類 / キチン / 生体防御

Outline of Annual Research Achievements

これまで真骨魚を含めて脊索動物門でのキチン合成酵素Chs1については配列の相同性のみによって同定されており、その機能性についてはキチン合成能を含めて不明である。これを検証するため、哺乳類細胞を用いた機能解析系を構築した。その結果、モザンビークティラピアChs1はキチン合成能を有することが示された。この機能解析系を用いて無脊椎動物で既知の阻害剤Nikkomycin Zの作用について検討した結果、高濃度添加区のみでティラピアChs1によるキチン合成が阻害された。Nikkomycin Zはキチン合成酵素の基質であるUDP-GlcNAcとChsの結合を競合的に阻害するとされており、真骨魚Chs1のUDP-GlcNAc結合部位の構造は無脊椎動物が有するものと異なることが示唆された。また真骨魚の発達過程におけるキチン合成関連遺伝子群の発現変動を解析した結果、摂餌開始直前の時期に発現が上昇することが示され、消化管内キチン合成能は摂餌に伴う外来物質の消化管内流入に備えた仕組みであることが強く示唆された。このことから当該機構が消化管内生体防御機構として重要であることを支持する知見である。飼料改変試験を実施したところ、消化管内キチン膜の様態が変化したと考えられる結果を予備的に得ており、次年度に詳細を検討することとしている。また真骨魚類消化管内でのキチン結合性タンパク質の探索も引き続き実施しているが、現在までのところその存在は確認されていない。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り真骨魚キチン合成酵素Chs1の機能性を明らかにし、個体発生段階におけるキチン合成関連遺伝子群の発現変動パターンも示されるなど大きな進展があった。その他の計画についても順調にデータが蓄積されている。

Strategy for Future Research Activity

継続して現在の計画を遂行する。特にキチン膜と粘液多糖、消化管内バクテリアの関係性に着目して、真骨魚の消化管内生体防御機構の特性を明らかにすべく検討を行なう。