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キチナーゼの基質であるキチンは結晶性で強固な多糖であり、結晶性キチン分解メカニズムの解明はキチナーゼ研究にとってきわめて本質的な課題である。本研究では細菌キチナーゼの結晶性キチン分解機構を解明するためにBacillus circulans WL-12のキチナーゼA1とSerratia marcescens 2170のキチナーゼAをモデルとして研究を行い、結晶性キチン分解機構の理解を飛躍的に前進させる以下のような成果を得た。
(1)B.circulans WL-12キチナーゼA1の露出した芳香族アミノ酸残基の機能 キチナーゼA1は、活性ドメイン・2つのFnIIIドメイン・キチン吸着ドメインの3種、4つのドメインから構成なる。活性ドメイン表面に露出し活性クレフトに向かって直線上に並んだ2つめ芳香族アミノ酸残基が見いだし、これらの残基がキチン結晶表面のキチン鎖を活性クレフトに導く役割を果たしていることを明らかにした。
(2)キチナーゼA1のFnIIIドメインの立体構造 キチナーゼA1を構成するドメインのうちFnIIIドメインだけが立体構造が不明であった。このドメインのNMRによ構造解析に成功した。立体構造の面からも、このドメインが動物から水平伝播によって獲得されたという仮説が支持された。
(3)S.marcescens 2170キチナーゼAの結晶性キチン分解機構 キチナーゼAの表面に活性クレフトに向かって直線上に並んだ4つの芳香族アミノ酸残基を見いだした。これらの残基の結晶性キチン分解への寄与を解析し、次のような結晶性キチン分解機構のモデルに到達した。「キチナーゼAはその表面の芳香族アミノ酸残基と結晶性キチン表面の一本のキチン鎖との相互作用によってキチンに吸着する。そして、そのキチン鎖が活性クレフトに導かれて、還元末端側から2糖単位で順次分解されることによって、キチナーゼAは非還元末端方向に移動しながらプロセッシブにキチンを分解する。」
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