HYBID（KIAA1199）が司る新規なヒアルロン酸分解機構

ヒアルロン酸は，哺乳動物の細胞外マトリックスに広く存在 するグリコサミノグリカンの一つであり，その最大の特徴は 速い代謝回転にある．これまで組織におけるヒアルロン酸分 解機構として，HYAL/CD44依存的なヒアルロン酸分解モデ ル が 定 説 と な っ て い た が，こ の モ デ ル で は 生 体 内 の ダ イ ナ ミックなヒアルロン酸のターンオーバーを説明するには十分 ではなかった．そこで，皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸分解 を担う分子の包括的な探索により，新たに見いだされたヒト HYBID（KIAA1199） 依 存 的 な ヒ ア ル ロ ン 酸 分 解 機 構 に 関 し，その特性や調節機構も含め，生理的なヒアルロン酸代謝 や病態における過剰なヒアルロン酸分解へのかかわりなど最 近明らかになった知見をまとめて解説する．

はじめに

「ヒアルロン酸（hyaluronic acid＝hyaluronan）」とい う名は，ウシの眼の硝子体から初めて単離された⁽¹⁾こと に ち な み，「硝 子 体（hyaloid） に 由 来 す る ウ ロ ン 酸

（uronic acid）」という意味で命名された．それから80 年以上経った現在，その優れた保水性・粘弾性・膨潤性

や，生体適合性（安全性）の高さが注目され，化粧品だ けでなく，変形性膝関節症や肩関節周囲炎の治療を目的 とした関節内注射薬にも応用され，またシワの改善やリ フトアップを目的としたヒアルロン酸注入が美容医療分 野でも広く実施されていることから，近年その知名度は 老若男女を問わず高まっている．一方，元来ヒアルロン 酸は私たちの体の中で作られ，全身の細胞外マトリック スにおいて重要な機能を果たしていることから，各臓器 での代謝やその生理的機能，またさまざまな疾患とのか かわりなどについて脈々と研究が続けられてきた．しか しながら，今なおヒアルロン酸の本質は神秘のベールに 包まれており，たとえば生体内のヒアルロン酸代謝一つ にしても，基本的なヒアルロン酸の分解を担う分子実体 すら十分に明らかにされていないのが現状である．本総 説では，近年筆者らが発見したHYBID（KIAA1199）

が司る新規なヒアルロン酸分解機構の知見をまとめ，こ れまで立ち遅れていたヒアルロン酸分解研究の急展開に ついて紹介する．

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【解説】

A Novel Hyaluronan-Degrading Machinery Mediated by HYBID  (KIAA1199): New Aspects of Hyaluronan Metabolism

Hiroyuki YOSHIDA, 花王株式会社生物科学研究所

HYBID（KIAA1199）が司る新規なヒアルロン酸分解機構

ヒアルロン酸代謝研究の新展開

吉田浩之

ヒアルロン酸の構造と機能

ヒアルロン酸は^D-グルクロン酸と -アセチル-^D-グル コサミンがβ結合で繰り返し連結された陰イオン性直鎖 状グリコサミノグリカンであり，その分子量は数百万に も及ぶ生体で最大の高分子ポリマーである（図1_）．こ のような構造はグリコサミノグリカンの中で最も単純で あり，分岐もなければ硫酸化などの修飾も受けず，唯一 の 例 外（SHAP: serum-derived hyaluronan-associated  proteins）を除いては共有結合でコアタンパク質と結合 することもない．生体内においてヒアルロン酸は細胞外 マトリックスの主要な構成成分として広く存在し，組織 マトリックス全体の構造化や安定性だけでなく，増殖や 分化といったさまざまな細胞機能にも寄与している．組 織のヒアルロン酸濃度は臍帯で最も高く，次いで関節 液，皮膚および硝子体に高濃度に存在する⁽²⁾．一方，絶

対量としては皮膚に存在するヒアルロン酸が圧倒的に多 く，全身の約50％を占めている⁽²⁾．またヒアルロン酸は 単純な構造をもつ分子にもかかわらず，生理的特徴は多 様であり，高分子ヒアルロン酸（分子量1,000 kDa以上）

は血管新生を抑制し，抗炎症作用や免疫抑制作用がある のに対し，低分子ヒアルロン酸（分子量数十kDa以下）

は血管新生を促進し，炎症の亢進活性，免疫刺激能，抗 アポトーシス活性をもつ⁽³⁾．

ダイナミックなヒアルロン酸のターンオーバー ヒアルロン酸の最大の特徴はその速い代謝回転にあ る．体重70 kgの成人では全身の総ヒアルロン酸量は 15 g程度であり，毎日その約3分の1のヒアルロン酸が 置き換わっていると言われている⁽⁴⁾．その全体像（図2_） としては，まずは末梢の組織で合成された高分子ヒアル ロン酸（分子量1,000 kDa以上）が，組織の細胞によっ て中間サイズのヒアルロン酸（分子量10〜100 kDa）に 部分分解され，その大部分がリンパ管に入り，リンパ節 にてさらなる分解を受ける．実に，組織におけるヒアル ロン酸の代謝半減期は，軟骨中では2〜3週間，関節液 や皮膚では1日程度と驚くほど速い⁽⁴⁾．そしてリンパ管 で分解されなかったヒアルロン酸（分子量10 kDa以下）

図1^■ヒアルロン酸の構造

図2^■全身のヒアルロン酸代謝の全体像

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シールドとしてのヒアルロン酸

ヒアルロン酸ゲルは外部からの物質の侵入を阻止 するシールドとしての働きも有している．たとえば 卵母細胞は，ヒアルロン酸に富む透明層と卵丘に包ま れているが，精子は受精の際にそれらのシールドを くぐり抜ける必要がある．そのために精子の先端に はヒアルロン酸分解酵素（SPAM1）が装備されてお り，ヒアルロン酸の層を分解していくことで卵母細胞 に到達する．精子ヒアルロン酸分解酵素の活性は受 精効率と関係するが，それはヒアルロン酸が卵母細胞 を保護しているだけでなく，機能的に欠陥のある精 子に対してはバリアーとして働いていることを示し ている．また，ヒアルロン酸分解酵素は「拡散因子

（spreading factor）」としても知られている．ハチや

ヘビ，トカゲ，クモなどの多くの毒液にはヒアルロ ン酸分解酵素が含まれているが，これは組織シール ドであるヒアルロン酸を分解して毒を拡散させるた めの知恵である．一方，ヒアルロン酸による組織の シールドを逆手に利用している病原体も存在する．

何種類かの細菌は組織と同じヒアルロン酸を合成し，

そのヒアルロン酸カプセルで自分自身を完全に囲う ことにより，宿主の免疫系から逃れている．

コ ラ ム

は血管に運ばれ，最終的には肝臓，腎臓および脾臓にお いてクリアランスされる⁽⁴⁾．このように生体内のヒアル ロン酸は日々ダイナミックにターンオーバーしており，

活発な合成機構と分解機構のもとに維持されていること がうかがえる．

皮膚線維芽細胞におけるヒアルロン酸の合成機構と 分解機構

皮膚は最大の臓器であり，体の最外層から表皮，真 皮，皮下組織の3層で構成されている．真皮では細胞外 マトリックスがその大半を占め，これを足場に皮膚線維 芽細胞が散在している．真皮ヒアルロン酸の機能とし て，水分保持や弾力性の維持などの物理的役割のみなら ず，多様な皮膚生理にかかわると考えられている．また 上述のとおり，皮膚のヒアルロン酸の代謝半減期は1日 程度と極めて速く，活発な合成と分解のバランスの上に 成り立っているが，その主役を担っているのが皮膚線維 芽細胞である．

ヒアルロン酸合成を担うタンパク質HAS（hyaluro- nan synthase） の 遺 伝 子（ ,  ,  ） は，

1996年に相次いでクローニングされた^(5〜8)．HAS1〜

HAS3はアミノ酸レベルで互いに64.9〜78.4％の高いホ モロジーをもち，いずれも6個の膜貫通ドメインと1個 の膜結合ドメインからなる．HASは細胞表面において，

UDP-グルクロン酸とUPD- -アセチルグルコサミンの2 つの糖ヌクレオチドを基質として，二糖の繰り返し配列 であるヒアルロン酸を細胞外に直接伸ばしていく．当研 究室では皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸合成を担う として，主に および あることを明ら かにした⁽⁹⁾．

一方，皮膚線維芽細胞が培養系でヒアルロン酸分解活 性を有することは1990年にすでに報告されていた⁽¹⁰⁾． 筆者らも，正常ヒト皮膚線維芽細胞Detroit 551株が外 的に添加した分子量1,000 kDa以上の高分子ヒアルロン 酸を旺盛に低分子化することを確認している．その特徴 として，ヒアルロン酸を細胞内でオリゴ糖にまで分解す るのではなく，10〜100 kDaに断片化された中間サイズ のヒアルロン酸を細胞外に放出させることが挙げられ る．しかしながら，この活性は極めて繊細であり，細胞 を破砕すると活性が完全に消失することが研究の進展を 阻み続け，これまで分解を担う分子実体を明らかにする ことは困難であった．

HYAL/CD44依存的ヒアルロン酸分解モデルの確 立とその矛盾点

そのようななか，1997年にヒアルロン酸分解酵素 HYAL1（hyaluronidase 1）遺伝子がクローニングされ たことがきっかけとなり⁽¹¹⁾，HYALに着目したヒアル ロン酸分解研究が一気に進展した．現在では，ヒトには 6つのヒアルロン酸分解酵素（様）遺伝子（ 〜 , 

,  ）が存在することが見いだされてい る⁽¹²⁾．そのうち， は偽遺伝子であり，

は精巣など限られた臓器にしか発現していないことが報 告された⁽¹²⁾．また， および もそれぞれ 精巣や胎盤など，一部の限られた臓器にしか発現してお らず⁽¹²⁾，ヒアルロン酸分解活性も十分に確認されてい ない⁽¹³⁾．そのため，全身の構成的なヒアルロン酸分解 には，より幅広い臓器で発現する と が 主要な役割を担っているとされ，ヒアルロン酸受容体 CD44とHYAL1およびHYAL2が共同的に働くヒアルロ ン酸分解仮説モデルが提唱された⁽¹⁴⁾（図3_{）．本モデル} では，カベオラリッチなラフトに集積したCD44が，高 分子ヒアルロン酸を細胞内に取り込んだ後，HYAL2が Na^＋-H^＋ exchangerにより酸性化した細胞内の微小環境 にて，高分子ヒアルロン酸を中間サイズのヒアルロン酸 に分解し，最終的にHYAL1がリソソームにてオリゴ糖 にまで分解するとされている^(14, 15)．本モデルは現在で も有力であり，組織におけるヒアルロン酸分解機構は一 見解決したと多くの研究者は信じて疑わなかった．しか しながら，このモデルでは，生体内のダイナミックなヒ アルロン酸のターンオーバーを説明するには必ずしも十 分ではなかった．その理由として，まずヒアルロン酸を 多く含む脳にはHYAL1とHYAL2の発現が認められ

ず^(12, 16)，少なくとも脳にはHYAL以外の分子がヒアル

ロン酸の分解に関与している可能性がある．第二に，

HYAL1は細胞内でヒアルロン酸を0.8 kDaまでのオリゴ 糖に分解するため^(13, 14)，組織のヒアルロン酸分解産物

図3^■HYAL/CD44依存的ヒアルロン酸分解モデル 文献14を参考にした．

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の分子量（10〜100 kDa）（図2）とは一致しない．ま た，HYAL2によるヒアルロン酸分解産物の分子量は

〜20 kDaであり，組織のヒアルロン酸分解産物の分子 量と一致するが，HYAL2はヒアルロン酸分解活性を保 持しない，あるいは保持したとしても非常に弱いという 報 告 が あ る⁽¹⁷⁾．第 三 に，HYAL1あ る い はHYAL2の ノックアウトマウスは，組織での顕著なヒアルロン酸の 蓄積が認められない^(18, 19)．最後に，本ヒアルロン酸分 解仮説モデルはがん細胞などで得られた知見に基づいて

おり^(13, 15)，線維芽細胞など正常細胞のヒアルロン酸分

解にこれらの分子が関与することを示すエビデンスは乏 しい．これらの理由により，CD44およびHYALが関与 しない新規なヒアルロン酸分解機構の存在も考えられ，

筆者らは正常皮膚線維芽細胞を用い，ヒアルロン酸分解 仮説モデルの検証を行うことにした．

KIAA1199依存的な新規ヒアルロン酸分解機構の 発見

ま ず は 皮 膚 線 維 芽 細 胞Detroit 551株 お け る ,  および の発現をRT-PCRで調べたとこ ろ， および は発現していたが，

の発現は認められなかった．次に，発現が認められた および についてsiRNAを用いて発現抑制 した結果，いずれの発現抑制においてもヒアルロン酸分 解には全く影響が認められなかった．これらのことか ら，筆者らが予見したとおり，皮膚線維芽細胞には CD44, HYAL1およびHYAL2が関与しない新規なヒア ルロン酸分解機構が存在すると考えられた．そこで，ヒ アルロン酸分解にかかわる未知の分子の同定を目的と し，線維芽細胞の培養系ヒアルロン酸分解活性と発現の 挙動が一致する遺伝子を包括的に探索した．まずはさま ざまな生理活性物質で線維芽細胞を刺激したところ，培 養系ヒアルロン酸分解活性はヒスタミンにより顕著に亢 進し，TGF-β1により顕著に抑制されることを見いだし た．次に，マイクロアレイ遺伝子発現解析により，ヒス タミンで発現が亢進し，かつTGF-β1により発現が抑制 される遺伝子を調べた結果，25の遺伝子が同定された．

そして，それらの遺伝子について，それぞれsiRNAで 発現抑制したところ，これまでに機能不明の難聴遺伝子 として報告されていた “KIAA1199” の発現抑制によ り，線維芽細胞のヒアルロン酸分解がほぼ完全に抑制さ れることを見いだした⁽²⁰⁾．一方，元々培養系でヒアル ロン酸を分解しないHEK293細胞に の全長 cDNAを導入した結果，線維芽細胞と同様のヒアルロン 酸分解活性を新たに獲得した⁽²⁰⁾．これらの結果から，

KIAA1199こそが皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸分解を 担う新規で必須の因子であると考えられた．また，

ハイブリダイゼーション法および免疫組織染色法に より，KIAA1199は正常ヒト皮膚の線維芽細胞において 恒常的に発現していたことから⁽²⁰⁾，KIAA1199は皮膚真 皮における生理的なヒアルロン酸分解において中心的な 役割を担う分子であると考えられた．

KIAA1199（HYBID）依存的なヒアルロン酸分解 機構の特性

1. KIAA1199遺伝子の背景

遺 伝 子 は，か ず さcDNA配 列 決 定 プ ロ ジェクトで最初にクローニングされ，この名前は一時的 なシンボルとして付与された（図4_）．本遺伝子は1,361 のアミノ酸からなる分子量153 kDaのタンパク質をコー ドする4,083 bpのORFを含んでいるが⁽²¹⁾，興味深いこ とに，そのアミノ酸配列はHYALを含むほかのタンパ ク質と相同性を示さない^(12, 15)．一方，KIAA1199には，

細胞外リガンドとの結合が推測されているG8ドメイ ン⁽²²⁾，高分子多糖の加水分解への関与が示唆されてい るPbH1ドメイン⁽²³⁾，および機能が不明のGGドメイ ン⁽²⁴⁾が存在する（図4）．また，KIAA1199は7つの推定 型糖鎖修飾部位を有し，疎水性の高いアミノ酸で構成 されているN末端の30残基はシグナル配列と予想され た⁽²³⁾（図4）．

2. KIAA1199依存的ヒアルロン酸分解機構の特性 筆 者 ら はKIAA1199を 安 定 的 に 発 現 す る 細 胞

（KIAA1199/HEK293細 胞）を 作 出し，KIAA1199依 存 的ヒアルロン酸分解機構の特性を調べた．まず基質特異 性を調べたところ，KIAA1199/HEK293細胞はほかのグ リコサミノグリカン（コンドロイチン硫酸A, C, D, デル マタン硫酸，ヘパリン，ヘパラン硫酸）は分解せず，ヒ アルロン酸のみ選択的に分解した⁽²⁰⁾．また，KIAA1199/

図4^■推定される 遺伝子の構造

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HEK293細胞により分解されたヒアルロン酸の還元末端 糖および非還元末端糖は，それぞれ -アセチルグルコ サミンとグルクロン酸だった⁽²⁰⁾（図5_{A）．このことか} ら，ヒアルロン酸の切断部位はβ-エンド- -アセチルグ ルコサミン結合であり，KIAA1199を介した分解様式 は，ヒアルロン酸に特異的なエンド- β- -アセチルグル コサミニダーゼ様式と考えられた．加えて，各種阻害剤 やRNA干渉法により細胞内におけるヒアルロン酸分解 の場を調べたところ，ヒアルロン酸はクラスリン経路を 介したベシクルエンドサイトーシスによって細胞内に取 り込まれた後，エンドソームとリソソームの融合前の酸 性区画，すなわちクラスリン被覆小胞もしくは初期エン ドソームで低分子化され，生じたヒアルロン酸断片（10

〜100 kDa）はリサイクリング経路により速やかに細胞 外に放出されることが示された⁽²⁰⁾（図5B）．

全 身 の ヒ ア ル ロ ン 酸 の タ ー ン オ ー バ ー に お け る KIAA1199の役割を考えた場合，10〜100 kDaのヒアル ロン酸分解産物を細胞外に放出する様式は，これまで考 えられていた組織における部分的なヒアルロン酸分解様 式（図2） と よ く 一 致 し た．ま た 興 味 深 い こ と に，

は，脳，肺，膵臓，精巣，卵巣を含む幅広 い臓器で発現しているものの，ヒアルロン酸のクリアラ ンスを担う肝臓，腎臓，脾臓では発現が認められず⁽²⁵⁾， 逆にこれらの臓器では や が高発現して

いる^(12, 16)．このことから，KIAA1199は発現が認められ

たいくつかの臓器における全身のターンオーバーの初発 的なヒアルロン酸分解において重要な役割を担っている 可能性がある一方，肝臓，腎臓，脾臓における最終的な ヒアルロン酸のクリアランスには関与せず，これらはむ

しろHYAL1やHYAL2が担っている可能性が考えられ る．実際に，HYAL1欠損によって引き起こされるIX型 ムコ多糖症患者や，HYAL2ノックアウトマウスの血清 においてはヒアルロン酸レベルが上昇することが報告さ

れている^(16, 19)．今後，各臓器や組織におけるKIAA1199

やHYALsの発現パターンを詳細に調べ，ヒアルロン酸 分解における両者の役割（分担）を明らかにすること で，全身のヒアルロン酸のターンオーバー像をより鮮明 に描くことができるであろう．

3. KIAA1199の分子機能

まず種々のグリコサミノグリカン（ヒアルロン酸，コ ンドロイチン硫酸A, C, D, デルマタン硫酸，ヘパリン，

ヘパラン硫酸）との結合試験を行った結果，少なくとも KIAA1199はヒアルロン酸と特異的に結合する能力を有 することを見いだした⁽²⁰⁾．一方，重要な課題として，

KIAA1199分子そのものが単独でヒアルロン酸分解活性 を有するかはいまだ解決されていない．これまでに，

KIAA1199を発現する細胞の溶解液ではヒアルロン酸分 解活性が消失してしまい，またコムギ胚芽無細胞タンパ ク質合成法により調製したリコンビナントKIAA1199 ではヒアルロン酸分解活性は認められなかった⁽²⁰⁾．こ のことから，KIAA1199を介したヒアルロン酸分解活性 には，細胞内の微小環境や，ほかの分子との結合による KIAA1199の立体構造の変化が必要である可能性が考え られる．一方で，KIAA1199が未知のヒアルロニダーゼ のアダプター分子である可能性も否定できない．また，

KIAA1199を介したヒアルロン酸分解はエンド-β- -アセ チルグルコサミニダーゼ様式であり⁽²⁰⁾，ヒアルロン酸 図5■KIAA1199（HYBID）依存的なヒアルロ ン酸分解様式

A. KIAA1199（HYBID）を介して分解されたヒア ルロン酸断片の構造．B. KIAA1199（HYBID）を 介したヒアルロン酸の分解経路．

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をランダムに分解するフリーラジカルとは分解様式が異 なるが⁽²⁶⁾，細胞を破砕した途端に活性が消失すること を考慮すると，KIAA1199を介したヒアルロン酸分解に フリーラジカルの関与も含めた検討も必要かもしれな い．このとおりKIAA1199分子の全容解明には課題が 山積みであるが，これまで明らかになった特徴に基づ き，筆者らはKIAA1199を ヒアルロン酸の分解を司る ヒアルロン酸結合タンパク質 として，HYBID（ al- uronan  inding protein  nvolved in hyaluronan  epo- lymerization） と 名 づ け る こ と に し た⁽²⁷⁾（以 下，

KIAA1199をHYBIDと記載）．

4. HYBIDの細胞内局在制御

HYBIDを介したヒアルロン酸分解には，素早いベシ クルエンドサイトーシスとリサイクリング経路が介在し ていると考えられたため（図5），HYBIDの発現は原形 質膜付近と予想された．実際，抗HYBID抗体を用いた HYBID/HEK293細胞の免疫染色の結果，HYBIDのシ グナルは原形質膜付近のベシクルに観察された⁽²⁸⁾．そ こで，そのベシクルへのHYBIDの局在制御の仕組みを 明らかにするため，小胞体へのシグナル配列と予想され ていたN末端30アミノ酸に着目した検討を実施した．

全長のHYBIDと，あらかじめN末端30アミノ酸を欠失 させたHYBID（HYBID（Δ30aa））のcDNAを作出し，

HEK293細胞で発現させた結果，全長HYBIDを発現さ せた細胞ではヒアルロン酸分解能を有し，かつ機能的に 成熟したHYBIDはN末端30番目までのアミノ酸が切断 されていたのに対し，HYBID（Δ30aa）を発現させた細 胞ではヒアルロン酸分解能が全く認められなかった⁽²⁸⁾． このことから，HYBIDのN末端30アミノ酸残基は，細 胞がヒアルロン酸分解能を獲得するうえで重要な役割を 担っていることが示された．次にHYBIDの細胞内移行 にとって重要な手掛かりとなる 型糖鎖修飾について 検討した結果，機能的に成熟したHYBIDは 型糖鎖修 飾を受けていたのに対し，HYBID（Δ30aa）は一切修飾 を受けていなかった⁽²⁸⁾．通常 型糖鎖は小胞体にて付 与されることから，あらかじめN末端30アミノ酸を欠 失させることでHYBIDの小胞体への移行や，その後の 移行も正常に行われなかったと推測された．実際に，

HYBIDおよびHYBID（Δ30aa）の細胞内分布を調べた 結果，HYBIDは原形質膜付近のベシクルに加え，小胞 体やゴルジ体にも一部局在していたのに対し，HYBID

（Δ30aa）はサイトゾル全体に拡散している様子が観察 された⁽²⁸⁾．これらの結果から，HYBIDのN末端30アミ ノ酸はシグナル配列として機能し，HYBIDは翻訳時に

小胞体に移行後，N末端30アミノ酸の切断と 型糖鎖 修飾を受け，ゴルジ体を経由し，成熟したタンパク質と してヒアルロン酸分解に必須な原形質膜近傍のベシクル へ輸送されると考えられた（図6_{）．以上の結果より，}

HYBIDを介したヒアルロン酸分解活性の調節には，

遺 伝 子 の 転 写 レ ベ ル で の 制 御 だ け で な く，

HYBIDタンパク質の細胞内における空間的な局在制御 も考慮に入れることが重要である．

5. マウスKiaa1199遺伝子の特性

マウスにもヒト （ ）とDNA配列 で86.8％，アミノ酸配列で91％の相同性を示す機能不明 のホモログ遺伝子（ ）が存在する⁽²¹⁾．しか しながら，ヒト と同様，これまでその機能 は明らかにされていなかった．そこで， の cDNAを調製しHEK293細胞で発現させたところ，予想 どおりヒトKIAA1199と同等のヒアルロン酸分解能，す なわち，クラスリン経路依存的に高分子ヒアルロン酸を 細胞内に取り込んだ後，エンド-β- -アセチルグルコサ ミニダーゼ様式で分解し，分解産物（10〜100 kDa）を 細胞外に放出する能力を獲得することが示された⁽²⁹⁾． このように，ヒトKIAA1199とmKiaa1199は基本的な 機能を共有していたことから，今後，mKiaa1199のノッ クアウトマウスやトランスジェニックマウスは，生体内 でのヒアルロン酸分解におけるKIAA1199の役割を明 らかにするうえで有用なツールになりうることが期待さ れた．

HYBIDの疾病へのかかわり 1. 関節疾患とのかかわり

生体内において，ヒアルロン酸は皮膚だけでなく，関 節の関節液にも高濃度に含まれており，関節が滑らかに 図6^■HYBIDの細胞内局在

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動くための潤滑剤や，関節に加わる衝撃の吸収剤として の働きが予想されている．一方，関節炎おいてはヒアル ロン酸分解が亢進し，変形性関節炎（OA）や関節リウ マチ（RA）患者由来の関節液ではヒアルロン酸の平均 分子量が低下し，それが関節の潤滑性の低下や，滑膜の 炎症度と逆相関することなどが報告されている^(30〜33)． しかしながら，これまで関節におけるヒアルロン酸分解 機構は十分に解明されていない．そこで，筆者らは関節 液のヒアルロン酸代謝を担う滑膜細胞に着目し，関節炎 患 者 の 滑 膜 に お け る 過 剰 な ヒ ア ル ロ ン 酸 分 解 へ の HYBIDの関与について検討した⁽²⁰⁾．まず，培養ヒト滑 膜細胞のヒアルロン酸分解活性およびHYBIDの発現を 調べた結果，健常人由来細胞に比べ，OAおよびRA患 者由来細胞のHYBID分解活性は高く，その活性はHY- BID mRNAおよびタンパク質の発現レベルとよく一致 した⁽²⁰⁾．また，siRNAによるHYBIDの発現抑制によ り，いずれの細胞のヒアルロン酸分解活性もほぼ完全に 消失したことから⁽²⁰⁾，HYBIDは滑膜細胞のヒアルロン 酸分解においても必須の因子であることが示された．次 に，リアルタイムPCR解析では， 遺伝子の発現 は非炎症性関節疾患滑膜組織に比べ，OAおよびRA滑 膜組織で上昇していた⁽²⁰⁾．さらに， ハイブリダ イゼーション法および免疫組織染色法により，HYBID はRA滑膜組織において関節液と接する表層の滑膜細胞 で強く発現していることを見いだした⁽²⁰⁾．以上のこと から，関節炎患者の滑膜細胞におけるHYBIDの発現亢 進が，関節液におけるヒアルロン酸の過剰な分解に寄与 している可能性が示された．今後，関節炎において HYBIDが発現亢進するメカニズムを明らかにすること が，病態を理解するうえで重要な課題となるであろう．

2. 難聴とのかかわり

HYBIDは内耳で高発現しており，複数の非症候群性 難聴家系においてアミノ酸置換を伴う突然変異（ミスセ ンス突然変異）が見いだされたことから，難聴とのかか わりが考えられてきた⁽²¹⁾．しかし，これまでHYBIDと 難聴との直接的なかかわりについては報告がない．そこ で筆者らは難聴患者のミスセンス突然変異がヒアルロン 酸分解活性に与える影響を調べた⁽²⁰⁾．野生型（全長）

に加え，4種の変異型 （R187C, R187H,  H783R, V1109I）のcDNAを作製し，それぞれHEK293 細胞で発現させた結果，R187CあるいはR187Hを発現 する細胞のヒアルロン酸分解は，野生型のそれより著し く低下していた⁽²⁰⁾．このことから，ミスセンス突然変 異によるヒアルロン酸分解能の低下が，聴力低下に影響

を及ぼしている可能性が推測された．これまでにヒアル ロン酸は細胞間の分子フィルターとして内耳にも存在す ること⁽³⁴⁾，またHYBIDは内耳液の恒常性維持に重要な 働きをする蝸牛管のらせん靱帯に強く発現することが知 られている⁽²¹⁾．そのため，ヒアルロン酸分解の低下は 電解質と水の静的平衡に影響を与え，聴力を低下させて いるのかもしれない．また，HYBIDの187番目のアル ギニンは機能が不明のGGドメインに含まれていたた め，GGドメインの機能としてヒアルロン酸分解活性に 関与する可能性が示された．

成長因子による と の発現制御 組織マトリックスの恒常性維持や，発生・創傷治癒に おける組織の再構築において重要な役割を担うTGF-β1,  bFGF, EGF, PDGF-BBなどの成長因子は， の発現 誘導を介し，皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸合成を高め ることが報告されている^{(9, 35〜37)}．そこで筆者らは，成 長因子によるヒアルロン酸代謝調節の理解を深めるた め，ヒアルロン酸の合成系（HAS）と分解系（HYBID）

への影響を同時に調べた⁽²⁷⁾．まず皮膚線維芽細胞を TGF-β1, bFGF, EGF, PDGF-BBで刺激し，合成系への 影 響 を 比 較 し た と こ ろ，bFGF, EGF, PDGF-BBは のみ発現誘導したのに対し，TGF-β1は と の両遺伝子を発現誘導し，ヒアルロン酸産生を最 も強力に促進した⁽²⁷⁾．一方，分解系に対しては，ヒア ルロン酸の産生を高めるうえで合目的なことに，TGF- β1, bFGF, EGF, PDGF-BBはいずれもHYBID発現とヒ アルロン酸分解を低下させ，なかでもTGF-β1が最も強 力に抑制した⁽²⁷⁾．次に，産生されるヒアルロン酸の分 子量分布を調べたところ，TGF-β1は高分子ヒアルロン 酸のみを産生促進したのに対し，bFGF, EGF, PDGF- BB刺激で産生されたヒアルロン酸は大部分が中間サイ ズに低分子化していた⁽²⁷⁾．HAS1/2が産生するヒアルロ ン酸は高分子のみであること，またbFGF, EGF, PDGF- BB刺激による低分子化ヒアルロン酸の産生は，RNA干 渉法による 遺伝子のノックダウンにより高分子 ヒアルロン酸の産生に変化したことから，中間サイズの ヒアルロン酸はHYBIDを介して低分子化されたもので あり，HYBIDの発現量は新しく産生されるヒアルロン 酸の分子量を決定づける因子と考えられた．なお，健常 人の生検皮膚から抽出したRNAを用い，TGF-βシグナ ルの律速因子として知られるII型TGF-β受容体遺伝子

（ ）の発現量と，その下流にある や の発現量との関係性を調べた結果， の発

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現量は の発現量と負に相関し，逆に の発 現量とは正に相関した⁽²⁷⁾．以上の結果から，正常な皮 膚真皮におけるヒアルロン酸の合成と分解のバランス は，TGF-βシグナルによって強く制御されていることが 示唆された．

一 方，興 味 深 い こ と に，同 じ 線 維 芽 細 胞（fibro- blasts） で も，滑 膜 細 胞（synovial fibroblasts） へ の TGF-β1の効果は，皮膚線維芽細胞（skin fibroblasts）

への効果と異なっていた．つまり，TGF-β1は，正常，

OA, RA由来滑膜細胞の 発現は誘導したものの，

HYBID発現およびヒアルロン酸分解には影響を及ぼさ なかった⁽²⁷⁾．先述のとおり，OA, RA由来滑膜細胞では HYBID発現が亢進していることから，TGF-β1刺激の結 果，分解の進んだ低分子ヒアルロン酸の産生が促進され る こ と が わ か っ た⁽²⁷⁾．OA, RA患 者 の 関 節 液 中 で は TGF-β1濃度が亢進していると報告されていることか ら⁽³⁸⁾，関節疾患患者の関節液における低分子ヒアルロ ン酸の蓄積に，TGF-β1が増悪因子として寄与している 可能性がある．今後，亢進したHYBIDの働きを抑制 し，ヒアルロン酸の合成と分解のバランスを元に戻すア プローチが，新しい治療法の開発につながると期待され る．

おわりに

冒頭で述べたとおり，今では ヒアルロン酸 という 言葉は良くも悪くも市民権を得たことから，残念ながら ヒアルロン酸研究 というとどこか俗物的というイ メージをもたれることも少なからずあるようである．し かしながら，本総説により，ヒアルロン酸は真にサイエ ンスに値する題材であり，ヒアルロン酸が発見されて 80年以上が経過した今もなお，多くの研究者を魅了し 続けるだけの輝きを失っていないことを少しでも感じて いただければ幸いである．筆者らもヒアルロン酸研究の 微熱のなか，幸運にもその分解を担う機能未知の遺伝子 に巡り合えた．しかしそれはまだヒアルロン酸代謝の全 体像の一端を垣間見たに過ぎず，今後さらなる発見によ り，その全貌が明らかにされていくだろう．

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プロフィール

吉田 浩之（Hiroyuki YOSHIDA）

＜略歴＞1996年京都大学農学部農芸化学 科卒業／1998年同大学大学院農学研究科 農芸化学専攻博士課程前期課程修了／同年 鐘紡株式会社／2014年花王株式会社，現 在 に 至 る＜研 究 テ ー マ と 抱 負＞HYBID

（KIAA1199）依存的ヒアルロン酸分解機 構の全容解明＜趣味＞80s邦楽，60s〜00s 洋楽，バンド

Copyright © 2017 公益社団法人日本農芸化学会 DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.55.119

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