タンパク質の一つであるYm1は、炎症時に一時的に発現する酵素です。炎症箇所に移動して、傷ついた組織の修復を促進するとみられていますが、構造や作用の詳しい仕組みはまだわかってません。

工学院大学先進工学部生命化学科の客員研究員 大川一明博士と小山文隆教授らのグループは、マウスなどのげっ歯類で特徴的に発現しているキチナーゼ様タンパク質の一種である Ym1 のキチナーゼ活性が失われた原因を解明しました。今回の成果は、Ym1 をはじめとする不活性化酵素の生理的役割を理解するためのきっかけとなる発見です。この成果は、国際学術雑誌 “Protein Science” に公開されました。

マウスで発現する Ym1 は、酸性キチナーゼ (Chia) と構造が類似していますが、キチン分解活性をまったく持たないタンパク質で、キチナーゼ様タンパク質と呼ばれています。Ym1 は Chia と同様に喘息および寄生虫感染症のマウスの肺で過剰発現しますが、酵素活性のないタンパク質が、これらの疾患に対してどのような役割を果たすのかは解明されていません。この研究は、Ym1 の酵素活性が喪失した原因を明らかにしました。これまで、Ym1 を含むキチナーゼ様タンパク質は、触媒モチーフへの変異によって不活性化したと考えられてきました。しかし実際には、① 触媒残基、② Exons 6 - 7、③ Exon 10 の 3 つの領域に多数のアミノ酸置換が生じ、Ym1 は不活性化していました。また、これらの領域は基質認識と結合にも関与していました。さらに、進化学的解析により、 Ym1 が Chia よりも積極的にアミノ酸置換を蓄積するように進化していることが分かりました。これらの結果から本研究では、「Ym1 が進化の過程で、キチン認識、結合、および分解能力に関与する領域に多数のアミノ酸置換が生じ、不可逆的に不活性化した」と結論づけました。
ほ乳類は、さまざまな病理学的条件下で過剰発現する YKL-40 などのキチナーゼ様遺伝子を複数有しています。本研究は、YKL-40の病態生理学的機能と医療へ利用するための新しい道を開きます。