Molecular and structural bases enabling self-derived nucleic acid recognition in lysosomes
| Project Area | Reevaluation of self recognition by immune system to decipher its physiological advantages and pathological risk |
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| Project/Area Number |
22H05184
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三宅 健介 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60229812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 敏之 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (30273858)
淺原 弘嗣 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (70294460)
田岡 万悟 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (60271160)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥118,430,000 (Direct Cost: ¥91,100,000、Indirect Cost: ¥27,330,000)
Fiscal Year 2024: ¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2023: ¥25,350,000 (Direct Cost: ¥19,500,000、Indirect Cost: ¥5,850,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
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| Keywords | Toll様受容体 / 自然免疫 |
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| Outline of Research at the Start |
自然免疫系は非自己病原体ばかりでなく自己成分をも認識することが分かってきた。核酸特異的Toll様受容体(Toll-like receptor, TLR)は、病原体由来核酸に加えて組織損傷などの場合に放出される自己由来核酸にも応答し、様々な病態に関わる。この自己指向性核酸認識が「罪」の面ばかりでなく恒常性維持に貢献する「功」の側面も持つのか検討する。リソソームにヌクレオシド、RNA、DNAが蓄積し、病態を示すマウスを、機能的のみならず、構造生物学的、核酸化学的な観点も含めて解析し、TLRが担う自己指向性の生物学的意義の解明とTLRストレス応答という新たな概念の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然免疫系は非自己病原体を認識して排除する生体防御システムであるが、近年、自己成分をも認識することが明らかとなってきた。核酸特異的Toll様受容体(Toll-like receptor, TLR)は、病原体由来核酸に加えて組織損傷などの場合に放出される自己由来核酸にも応答し、様々な疾患の病態に関わる。この自己指向性核酸認識が「罪」の面ばかりでなく恒常性維持に貢献する「功」の側面も持つのか、本計画研究で明らかにする。具体的には、リソソームにおける自己由来核酸に対するTLR応答を、機能的な観点のみならず、構造生物学的、核酸化学的な観点も含めて高解像度でかつ多角的に解析し、その応答の「罪」として組織球症を、「功」として炎症抑制、貪食・クリアランス、組織修復を示す。これらの解析を通して、TLRが担う自己指向性の生物学的意義の解明とTLRストレス応答という新たな概念の確立を目指す。具体的には、リソソームにヌクレオシド、RNA、DNAが蓄積した状態における病態を解析し、その病態に関わるTLR、および誘導される応答について解析を進める。ヌクレオシドに対する自己指向性TLR応答の功罪についての解析としては、リソソームにヌクレオシドが蓄積するSLC29A3遺伝子欠損マウスの解析を進め、TLR7依存性組織球症が誘導されることを明らかにした。RNAに対する自己指向性TLR応答の功罪についての解析としては、RNAがリソソームに蓄積するRNaseT2欠損マウスの解析を進め、組織球症が発症することを確認している。その組織球症に関わるTLRの同定にすでに成功している。DNAに対する自己指向性TLR応答の功罪についての解析としては、エキソヌークリアーゼであるPLD3、PLD4の2重欠損マウスを解析する。すでに確立しており、マクロファージが蓄積することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画に沿って解析が順調に進んでいる。ヌクレオシドに対する自己指向性TLR応答についての解析では、SLC29A3遺伝子欠損マウスにおいて、組織球症により脾臓で蓄積したマクロファージのRNAseq解析を行い、増殖関連遺伝子の発現を検出したが、炎症関連遺伝子の発現は認められなかった。したがって、ヌクレオシドに対するTLR７応答は炎症とは異なる応答である可能性が示唆された。そこで、TLR7が増殖を誘導する際に必要な分子を現在検索している。候補となる遺伝子については、SLC29A3遺伝子欠損マウスで欠損させ、マクロファージ蓄積への影響を検討する。RNAに対する自己指向性TLR応答についての解析では、引き続き、RNaseT2遺伝子欠損マウスの解析を進める。このマウスでは脾臓と肝臓が腫大するが、それぞれの臓器に蓄積したマクロファージについて、RNAseq解析を進め、増殖および炎症関連遺伝子の発現を解析している。野生型マウスとの比較に加えて、脾臓と肝臓の違いにも注目して解析を進める。DNAに対する自己指向性TLR応答については、引き続き、PLD3/4遺伝子欠損マウスの解析を進める。すでに脾臓、肝臓の腫大を認めており、FACS解析よりマクロファージが蓄積していることを確認している。肝臓、脾臓のマクロファージについて、RNAseq解析を進め、増殖および炎症関連遺伝子の発現を解析している。野生型マウスとの比較に加えて、脾臓と肝臓の違いにも注目して解析を進める。さらに、RNaseT2遺伝子欠損マウスの結果とも比較する。PLD3/4遺伝子欠損マウスでは、さらに脳のミクログリアも増加していることが確認されており、ほかのマクロファージと同様にRNAseq解析を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヌクレオシド、RNA、DNAに対する自己指向性TLR応答については、順調に解析が進んでおり、引き続き、解析を進めてゆく。特に、マクロファージの増殖を誘導する分子基盤の解明を進めるとともに、脾臓だけでなく、ほかの臓器におけるマクロファージの蓄積についても解析を進めてゆく。その際に、その臓器の機能が低下していないか、検討する。並行して、自己指向性TLR応答の功の側面を解析するために、臓器を障害する刺激を与え、それに対する抵抗性についても検討する。たとえば、肝臓の場合は、LPSなどを投与して、肝障害を誘導したときに、障害に対する抵抗性が自己指向性TLR応答によるマクロファージの蓄積によってどう影響されるのか、検討する。臓器の機能低下、あるいは障害に対する抵抗性が増強された場合は、その分子基盤についての解析を進めてゆく必要がある。その観点から、RNAseq解析を進める必要が出てくる可能性がある。また、RNA、DNAの蓄積による表現型が明らかになった時には、その表現型を誘導する核酸の配列を検討する。表現型を誘導しているTLRを蓄積しているマクロファージから免疫沈降し、結合しているRNA、DNAの配列を決定し、核酸の由来を検討する。このような、解析と並行して、領域で進める全員参加型プロジェクト「潜伏」についての解析も今後進めてゆく。ヒトにおいてヘルペスウイルス感染の感受性に関わるTLR3について、結合しているヘルペスウイルス由来RNAと自己由来RNAを同定し、ウイルス由来RNAが偽自己RNAとして作用し、宿主応答を制御する可能性を検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Role of the orphan transporter SLC35E1 in the nuclear egress of herpes simplex virus 12022
Author(s)
Fumio Maeda, Akihisa Kato, Kosuke Takeshima, Misato Shibazaki, Ryota Sato, Takuma Shibata, Kensuke Miyake, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, Eigo Shimizu, Seiya Imoto, Satoru Miyano, Shungo Adachi, Tohru Natsume, Koh Takeuchi, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
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Journal Title
Journal of Virology
Volume: -
Issue: 10
Pages: 10-10
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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