Molecular evolution of acidic chitinase involved in gastric digestion and lung protection

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。

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。