先進工学部生命化学科 田畑絵理客員研究員(日本学術振興会特別研究員(PD)、2020年度本学化学応用学専攻修了)と小山文隆教授らのグループは、昆虫の外骨格「キチン」を分解する酸性キチナーゼ（Chia）が、反芻動物でその機能が失われた原因を解明しました。今回の成果は、ほ乳類の食性と進化の解明や、昆虫の家畜飼料利用につながる重要な発見です。この成果は、国際学術雑誌 “iScience”の電子版に公開されました。

酸性キチナーゼ（Acidic Chitinase, Chia）は、昆虫の表皮を構成するキチンという物質を分解する酵素です。しかし、草食動物や肉食動物は、雑食性の動物に比べてキチナーゼ(Chia)の活性が非常に低いことが知られています。この研究では、なぜウシのChiaの酵素活性が低いのか、その原因を解明しました。
まず、キチナーゼ活性がとても高いマウスと活性が低いウシの Chia を、遺伝子工学的な技術を用いて組み合わせた「キメラタンパク質」とアミノ酸を置換した「変異体」を作製し、ウシのChiaの活性化を試みました。ウシ Chia のN末端から128番目のアミノ酸をヒスチジン (H)からアルギニン (R)に変異すると活性化しました。128H は大部分の草食性のウシ科動物で認められましたが、一部の昆虫を食べる種では128R になっていました。家畜として重要なヤギやヒツジも128Hでしたが、128Rに変異すると活性化しました。これらのことから、動物の摂食行動(昆虫などのキチンを含んだエサを食べるかどうか)とキチンの分解性が関連していることがわかりました。
さらに、クジラ偶蹄目に属する67種のChia酵素を進化学的に分析した結果、草食性のChia酵素は機能的制約が緩和されていました。つまり、草食動物のChia酵素は、キチンを含まない食事に適応するために、遺伝子変異が起こり、活性の低いChiaに進化したということがわかりました。