自然免疫・獲得免疫スイッチング機構の構造生物学的解析に基づく抗アレルギー薬開発

• Project/Area Number: 17790699
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Pediatrics
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 大西 秀典 Gifu University, 医学部附属病院, 医員 (60381620)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: MyD88 / IL-18 / Toll-like receptor / 自然免疫 / 慢性炎症性疾患 / アレルギー / タンパク立体構造 / NMR / Toll like receptor

Research Abstract

アレルギー疾患,慢性炎症性疾患に対する治療ターゲット分子として,自然免疫を惹起するための病原体構成成分特異的認識受容体であるToll like receptor(TLR)とIL-18を含むIL-1受容体ファミリーに共通の細胞内シグナル伝達アダプター分子MyD88の蛋白立体構造及び機能解析を行った。安定同位体元素ラベルの15N-硫酸アンモニウム及び13C-グルコースを用い,標識されたMyD88リコンビナント蛋白を作成し,高濃度の単量体蛋白サンプルを調整,核磁気共鳴法(NMR)を用いた手法で,精密な溶液タンパク立体構造を決定することに成功した。決定した構造情報は,Protein Data Bankに登録した。得られたMyD88TIRドメイン構造とすでに報告のある他のTIRドメイン結晶構造と比較を行なったところ,LPS不応性マウスの遺伝子変異部位やTLR2の変異体結晶構造と機能解析からTIRドメイン間のシグナル伝達に重要とされ保存性の高いBBループ部分の構造にも大きな差異を認めた。さらにTIRドメイン構造は全体としてかなり類似しているが,表面電荷ポテンシャルは,それぞれで大きく異なる。そこで構造情報から重要と思われる荷電極性アミノ酸残基についてアラニン置換変異体を約40種類作成し,培養細胞を利用したin vivoの機能解析により,IL-18とLPS/TLR4シグナルの両者間でMyD88内の必須残基の相違を見出した。この情報を元にIL-18シグナルを遮断することなく,TLR4刺激を遮断しうる新規タンパク分子として,特許を出願した。また,MyD88とアダプター分子TIRAPの直接相互作用について,in vitroの結合実験から新たなTIR-TIRヘテロ相互作用様式を決定した。本研究で得られたタンパク構造,機能,新規変異分子の設計情報から免疫異常疾患への応用へと今後展開する。

Research Products

• [Journal Article] 分子生物学的アプローチの臨床へのインパクトIL-18及びシグナル伝達系タンパク質構造解析に基づく創薬へのアプローチ (2008)
  • Author(s): 大西秀典, 加藤善一郎, 李愛蓮, 木村豪, 名田匡利, 徳見哲司, 相馬和佳, 松井永子, 金子英雄, 近藤直実, 杤尾豪人, 白川昌宏
  • Journal Title: 日本小児アレルギー学会誌 22 Pages: 63-70
  • NAID: 10027854539
• [Journal Article] A novel polymorphism,E254K,in the 5-lipoxygenase gene associated with bronchial asthma (2008)
  • Author(s): Bai C, Matsui E, Ohnishi H, Kimata K, Kasahara K, Kaneko H, Kato Z, Fukao T, Kondo N
  • Journal Title: International Journal of Molecular Medicine 21 Pages: 139-144
  • NAID: 120006340784
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of fluorescence linked immunosorbent assay (FLISA) for high throughput screening (HTS) of interferon-gamma (2006)
  • Author(s): Eiji Matsukuma, Zenichiro Kato, Kentaro Omoya, Kazuyuki Hashimoto, Ailian Li, Yutaka Yamamoto, Hidenori Ohnishi, et al.
  • Journal Title: Allergology International (In press)
• [Journal Article] Molecular mechanism of a temperature-sensitive phenotype in peroxisomal biogenesis disorder (2005)
  • Author(s): Hashimoto K, Kato Z, Nagase T, Shimozawa N, Kuwata K, Omoya K, Li A, Matsukuma E, Yamamoto Y, Ohnishi H, et al.
  • Journal Title: PEDIATRIC RESEARCH 58・2 Pages: 263-269
• [Presentation] 分子生物学的アプローチの臨床へのインパクトIL-18及びシグナル伝達系タンパク質構造解析に基づく創薬へのアプローチ (2007)
  • Author(s): 大西秀典, 加藤善一郎, 李愛蓮, 木村豪, 名田匡利, 相馬和佳, 松井永子, 金子英雄, 近藤直実, 杤尾豪人, 白川昌宏
  • Organizer: 第44回日本小児アレルギー学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2007-12-08
• [Presentation] MyD88タンパク立体構造解析による新規シグナル伝達制御分子の開発 (2007)
  • Author(s): 大西秀典, 加藤善一郎, 李愛蓮, 名田匡利, 相馬和佳, 松井永子, 金子英雄, 近藤直実, 杤尾豪人, 白川昌宏
  • Organizer: 第57回日本アレルギー学会秋季学術大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-11-02
• [Presentation] アダプター分子MyD88の構造生物学的機能解析と臨床応用への展望 (2007)
  • Author(s): 名田匡利, 大西秀典, 相馬和佳, 李愛蓮, 加藤善一郎, 金子英雄, 近藤直実, 杤尾豪人, 白川昌宏
  • Organizer: 第19回日本アレルギー学会春季臨床大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-06-11
• [Presentation] 免疫アレルギー病態における細胞内シグナル伝達機構のタンパク構造学的解析 (2007)
  • Author(s): 大西秀典, 加藤善一郎, 李愛蓮, 名田匡利, 相馬和佳, 近藤直実
  • Organizer: 第110回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都国際会館
  • Year and Date: 2007-04-20
• [Presentation] 温度変化がサイトカイン産生に及ぼす影響 (2007)
  • Author(s): 新井隆広, 金子英雄, 川本典生, 笠原貴美子, 大西秀典, 松井永子, 近藤直実
  • Organizer: 第110回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都国際会館
  • Year and Date: 2007-04-20
• [Remarks] Protein Data Bank登録:Accession number:2z5v'Solution Structure of the TIR domain of human MyD88'Ohnishi,H.,Tochio,H.,Hiroaki,H.,Kato,Z.,Kondo,N.,Shirakawa,M.Deposition Date:2007-07-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 変異導入MyD88蛋白によるToll様受容体/インターロイキン18シグナルの特異的制御法 (2007)
  • Inventor(s): 近藤直実, 加藤善一郎, 大西秀典, 栃尾豪人, 白川昌宏
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人岐阜大学, 国立大学法人京都大学
  • Industrial Property Number: 2007-200776
  • Filing Date: 2007-08-01