新規コンドロイチン硫酸分解酵素の同定及び生体内での機能解明と応用

ヒアルロン酸(HA)分解酵素であるヒアルロニダーゼ(HYAL)4がコンドロイチン硫酸(CS)を特異的に分解する酵素であることを明らかした。そこでHYAL及びその関連遺伝子産物について基質特異性を詳細に解析し、HAとCSの基質認識の違いを生み出すアミノ酸配列を同定する。その結果を基に、より活性が強く、目的のCSを特異的に加水分解する新たな人工酵素の作製を目指す。また、これまで不明であったHYAL4の生体内での役割についても解明する。そのために、今年度は以下の研究を行った。1.基質特異性を決定するアミノ酸残基に関する研究:これまでにマウスHYAL4(mHyal4)はCS特異的な加水分解酵素であったが、その基質特異性はヒトとは異なっていることを明らかにした。ヒトとマウスの間でのHYAL4のアミノ酸配列の相同性は高く、わずかなアミノ酸の違いが両者の基質特異性の違いを生み出していると考えた。そこで、ヒトとマウスのHYAL4のキメラタンパク質等を作製し、基質特異性を生み出しているアミノ酸配列を決定した。その結果、特定のアミノ酸を変化させることによって、ヒトとマウスのHYAL4の基質特異性を変化させることに成功し、基質認識に重要なアミノ酸残基を同定した。さらに、これらの結果をまとめて、現在論文を投稿中である。2.HYAL4の生体内での役割に関する研究:mHyal4を安定的に発現している細胞株を樹立し、mHyal4が細胞表面で機能している可能性を示した。さらに、mHyal4を安定的に発現した株では、コントロールと比較してCS鎖が短くなっており、mHyal4がin vivoにおいてもCS鎖を分解することを示唆した。また、これまでに、mHyal4が精巣に特異的に発現していることを見出している。さらに詳細な解析の結果、精子の先端にmHyal4が発現していることを明らかにした。

ヒアルロン酸(HA)分解酵素であるヒアルロニダーゼ(HYAL)4がコンドロイチン硫酸(CS)を特異的に分解する酵素であることを明らかした。そこでHYAL及びその関連遺伝子産物について基質特異性を詳細に解析し、HAとCSの基質認識の違いを生み出すアミノ酸配列を同定する。その結果を基に、より活性が強く、目的のCSを特異的に加水分解する新たな人工酵素の作製を目指す。また、これまで不明であったHYAL4の生体内での役割についても解明する。そのために、今年度は以下の研究を行った。1.基質特異性を決定するアミノ酸残基に関する研究:これまでにマウスHYAL4(mHyal4)はCS特異的な加水分解酵素であったが、その基質特異性はヒトとは異なっていることを明らかにした。ヒトとマウスの間でのHYAL4のアミノ酸配列の相同性は高く、わずかなアミノ酸の違いが両者の基質特異性の違いを生み出していると考えた。そこで、ヒトとマウスのHYAL4のキメラタンパク質等を作製し、基質特異性を生み出しているアミノ酸配列を決定した。その結果、特定のアミノ酸を変化させることによって、ヒトとマウスのHYAL4の基質特異性を変化させることに成功し、基質認識に重要なアミノ酸残基を同定した。さらに、これらの結果をまとめて、現在論文を投稿中である。2.HYAL4の生体内での役割に関する研究:mHyal4を安定的に発現している細胞株を樹立し、mHyal4が細胞表面で機能している可能性を示した。さらに、mHyal4を安定的に発現した株では、コントロールと比較してCS鎖が短くなっており、mHyal4がin vivoにおいてもCS鎖を分解することを示唆した。また、これまでに、mHyal4が精巣に特異的に発現していることを見出している。さらに詳細な解析の結果、精子の先端にmHyal4が発現していることを明らかにした。