• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

酸性キチナーゼの分子進化:胃の消化と肺の保護機能に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2736
補助金の研究課題番号 21J30001 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分38030:応用生物化学関連
研究機関工学院大学

研究代表者

田畑 絵理 (2021, 2023)  工学院大学, 先進工学部, 特別研究員(PD)

特別研究員 田畑 絵理 (2022)  工学院大学, 先進工学部, 特別研究員(PD)
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード酸性キチナーゼ / Acidic chitinase / 食性 / 分子進化 / キチン / キチナーゼ / Chia / パラログ / 昆虫食
研究開始時の研究の概要

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。

研究実績の概要

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。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Bioinova a.s.(チェコ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Bioinova a.s.(チェコ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Bioinova Ltd.(チェコ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolutionary activation of acidic chitinase in herbivores through the H128R mutation in ruminant livestock2023

    • 著者名/発表者名
      Eri Tabata*, Ikuto Kobayashi, Takuya Morikawa, Akinori Kashimura, Peter O Bauer, Fumitaka Oyama
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 8 ページ: 107254-107254

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.107254

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Irreversible evolutionary loss of chitin-degrading ability in the chitinase-like protein Ym1 under positive selection in rodents.2023

    • 著者名/発表者名
      Okawa K, Tabata E*, Kida Y, Uno K, Suzuki H, Kamaya M, Bauer PO, Oyama F
    • 雑誌名

      Protein Sci.

      巻: 32 号: 4

    • DOI

      10.1002/pro.4620

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Noninsect-Based Diet Leads to Structural and Functional Changes of Acidic Chitinase in Carnivora2022

    • 著者名/発表者名
      Tabata E, Itoigawa A, Koinuma T, Tayama H, Kashimura A, Sakaguchi M, Matoska V, Bauer PO, Oyama F.
    • 雑誌名

      Mol Biol Evol.

      巻: 39 号: 1

    • DOI

      10.1093/molbev/msab331

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Robust chitinolytic activity of crab-eating monkey (Macaca fascicularis) acidic chitinase under a broad pH and temperature range2021

    • 著者名/発表者名
      Uehara M, Tabata E, Okuda M, Maruyama Y, Matoska V, Bauer PO, Oyama F.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-95010-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mouse Acidic Chitinase Effectively Degrades Random-Type Chitosan to Chitooligosaccharides of Variable Lengths under Stomach and Lung Tissue pH Conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Wakita Satoshi、Sugahara Yasusato、Nakamura Masayuki、Kobayashi Syunsuke、Matsuda Kazuhisa、Takasaki Chinatsu、Kimura Masahiro、Kida Yuta、Uehara Maiko、Tabata Eri、Hiraoka Koji、Seki Shiro、Matoska Vaclav、Bauer Peter O.、Oyama Fumitaka
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 号: 21 ページ: 6706-6706

    • DOI

      10.3390/molecules26216706

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Activation of inactive enzymes through biochemical and evolutionary approaches2024

    • 著者名/発表者名
      Eri Tabata
    • 学会等名
      2nd International Conference on Advanced Chemistry and Drug Design
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The relationship of feeding behaviors and molecular evolution of acidic chitinase in Cetartiodactyla2023

    • 著者名/発表者名
      Eri Tabata*, Akinori Kashimura, Fumitaka Oyama
    • 学会等名
      SMBE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering chimeric and mutant chitinase proteins to uncover the underlying mechanisms of decreased acidic chitinase activity in herbivorous animals2023

    • 著者名/発表者名
      Eri Tabata*, Akinori Kashimura, Fumitaka Oyama
    • 学会等名
      Engineering recombinant proteins for structural and functional studies 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 反芻動物の酸性キチナーゼの活性化,2023

    • 著者名/発表者名
      田畑絵理、小林郁翔、森川卓也、樫村昭德、小山文隆
    • 学会等名
      第37回日本キチン・キトサン学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ほ乳類と鳥類の酸性キチナーゼに 関する7年間の研究2022

    • 著者名/発表者名
      田畑 絵理
    • 学会等名
      第36回日本キチン・キトサン学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ほ乳類と鳥類の酸性キチナーゼ(Chia): 食性と機能、進化に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      田畑 絵理
    • 学会等名
      第 17 回北海道結合組織勉強会 in Hachioji
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動物の食性と 酸性キチナーゼの機能と進化2022

    • 著者名/発表者名
      田畑 絵理
    • 学会等名
      Innovation Forum of Advanced Engineering and Education(IFAEE)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非昆虫ベースの食餌は,肉食性動物の酸性キチナーゼの構造と機能を変化させる2022

    • 著者名/発表者名
      〇田畑 絵理,鯉沼 拓海, 田山 拓史, 樫村 明德, 坂口 政吉, 小山 文隆
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 食肉目動物の食性と酸性キチナーゼの機能に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      〇田畑絵理,鯉沼拓海,田山拓史,樫村昭德,坂口政吉,小山文隆
    • 学会等名
      第 35 回日本キチン・キトサン学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi