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

酸性几丁质酶参与胃消化和肺保护的分子进化

基本信息

批准号：
22KJ2736
负责人：
田畑絵理
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Kogakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2736/
关键词：
キチナーゼキチン Chia 分子進化食性

项目摘要

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、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。

酸性几丁质酶（CHIA）是分解几丁质的酶，构成了昆虫和真菌的外骨骼。 CHIA中的旁系同源物及其几丁质降解特性与动物的饮食性质密切相关。这项研究旨在阐明现代动物保留的Chia寄生虫分子的功能，并最终揭示了人类Chia Paralog分子的生物学和医学特征。今年，我们分析了酶功能与食肉动物中CHIA的分子演化之间的关系，作为进化分析的基础。通过在低活跃犬和高活动性小鼠之间创建和分析嵌合蛋白和突变体，我们揭示了两种氨基酸取代，这会导致犬Chia活性的降低。然后，当我们分析了狗所属的41种食肉动物中的Chia序列时，Chia在32种中遗传损失了，除了Canidae，Skunkidae和Mongoose家族。此外，食用昆虫的臭鼬，meerkats保留了完整的ORF并显示出很高的活性。这些结果表明，即使在今天，食用昆虫的物种Chia也具有很高的活性，而Chia也已经演变成昆虫吞食物种的功能无效分子（Tabata等，Mol BiolEvol。39，Msab331，2022）。以上结果表明，分子进化与哺乳动物的饮食特性变化相关，还提供了了解人类Chia旁系同源物的进化发现。