2021 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular evolution of acidic chitinase involved in gastric digestion and lung protection
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21J30001
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
田畑 絵理 工学院大学, 先進工学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | キチナーゼ / キチン / Chia / 分子進化 / 食性 |
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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、肉食性動物における Chia の酵素機能と分子進化の関係について解析を行った。活性の低いイヌ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、イヌ Chia の活性低下を引き起こす 2 アミノ酸置換を明らかにした。そして、イヌが属する食肉目 41 種の Chia の配列を解析したところ、イヌ科、スカンク科、マングース科を除く 32 種で Chia は遺伝子喪失していた。さらに、昆虫を食べるスカンク、ミーアキャットは、完全な ORF を保存し、高い活性を示した。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.,Mol Biol Evol.39,msab331,2022）。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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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
肉食性動物がもつChiaの低活性または活性喪失に関わるアミノ酸残基を同定した。また、同定したアミノ酸を手掛かりに、食肉目動物におけるChiaの機能と分子進化の関係を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、よりヒトに近い非ヒト霊長類がもつChiaパラログの機能の解析を行い、食性とキチン分解能の関係を明らかにする。そして、すでに明らかにした食虫性の動物がもつ5つのChiaパラログの機能と配列との関係から、その進化過程を推定する。
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[Journal Article] Mouse Acidic Chitinase Effectively Degrades Random-Type Chitosan to Chitooligosaccharides of Variable Lengths under Stomach and Lung Tissue pH Conditions2021
Author(s)
Wakita S, Sugahara Y, Nakamura M, Kobayashi S, Matsuda K, Takasaki C, Kimura M, Kida Y, Uehara M, Tabata E, Hiraoka K, Seki S, Matoska V, Bauer PO, Oyama F.
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Journal Title
Molecules
Volume: 26
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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