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Rap1によるインテグリン非依存的T細胞活性化機構の解明

Research Project

Project/Area Number 23K06601
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 49070:Immunology-related
Research InstitutionKansai Medical University

Principal Investigator

植田 祥啓  関西医科大学, 医学部, 准教授 (90533208)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsRap1 / インテグリン / T細胞 / 増殖 / T細胞シグナル伝達
Outline of Research at the Start

低分子量G蛋白質Rap1と下流の活性化分子talin1, kindlin-3はリンパ球接着に重要なインテグリン活性化を調節する。意外にも、Rap1, talin1, kindlin3を欠損するT細胞で接着非依存性にTCRによるT細胞の増殖応答が低下することが明らかとなったため, 本研究においては、これらの分子が非接着依存性にTCRシグナル伝達に必須の役割を果たす機序を明らかにする。この研究により, インテグリンとその制御因子がT細胞を活性化する機序が明らかとなり, Rap1, kindlin-3, Talin1を標的としたT細胞の活性化を調節する分子標的薬の開発に貢献することができると考えられる

Outline of Annual Research Achievements

T細胞は抗原刺激によって樹状細胞と強固に接着し増殖してエフェクター細胞に分化する。
低分子GTPアーゼRap1は、ケモカインや抗原刺激によって活性化され、インテグリン活性化因子とインテグリンの細胞内領域の結合を促進することでリンパ球の接着分子インテグリンを活性化して細胞間接着を誘導する。
Rap1欠損をよびインテグリン活性化因子を欠損するT細胞は、外からICAMのようなインテグリンリガンドを導入せずともanti-CD3による抗原受容体とanti-CD28による補助刺激に対して増殖因子IL-2の受容体発現および増殖が顕著に低下する。T細胞は、樹状細胞との接着だけでなく、LFA1とICAM1を介したT細胞同士間接着を介して増殖やT細胞の分化を促進すると考えられている。そこでLFA1欠損T細胞において抗原刺激に対する増殖応答を検討すると増殖が低下したものの、Rap1欠損をよびインテグリン活性化因子に比べて低下の程度が小さいかった。したがって、Rap1欠損やインテグリン活性化因子欠損T細胞の増殖応答の低下はLFA1では説明できない。Rap1抑制因子RASA3とSIPA1の二重欠損T細胞ではRap1が恒常的に活性化する。この欠損T細胞ではIL-2受容体発現と増殖が上昇したことから、Rap1の活性化はRap1欠損とは逆にT細胞の活性化を増強する。この増強はLFA1欠損により、野生型T細胞と同程度に低下したことから、Rap1の活性増強による増殖応答の上昇はLFA1/ICAM1を介したインテグリン接着の増強によるものだと考えられた。このことから、Rap1はLFA1依存的・非依存的な経路により、T細胞の活性化、増殖を正に制御していることとが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

T細胞の増殖応答におけるRap1シグナルの増減とインテグリンLFA1の関係が明らかとなった点については順調である。
今後、インテグリン依存的なシグナルと、非依存的なシグナルが明らかにしていくために、T細胞受容体シグナルの変動を定量的に観察するために、高解像度のコンフォーカルイメージングやフローサイトメトリーやイメージストリームを用いた定量的な方法を早く確立していく必要がある。

Strategy for Future Research Activity

1) Rap1, talin1, kindlin-3欠損ナイーブT細胞を単離し, 固相化抗CD3抗体と抗CD28抗体により刺激してTCR刺激によるCD3の細胞内領域のチロシンリン酸化, その下流のZap70とLAT/SLP76のリン酸化、PLCγ活性化過程、および後半のシグナルのCa2+経路, MAPK経路, Akt経路の活性化過程, NFAT, AP-1そしてNFkBなどの転写因子の核移行の過程をリン酸化の測定や免疫染色による局在検討およびイメージストリームによるビッグデータ定量的解析により同定する。
2)Rap1, talin1, kindlin-3欠損T細胞ではIL-2Rの発現が低下のため, Th1やTh2産生に影響する可能性がある。そこで, これらのナイーブCD4陽性T細胞を単離し, Th1, Th2, Th17, Treg, Tfhへの分化をサイトカイン産生(IFNγ, IL-4, IL-17など)や責任転写因子(T-bet, GATA3, RORγcなど)の発現の測定により検討する。CD8陽性T細胞の場合は記憶細胞とエフェクター細胞への分化を測定する.
3)Rap1, talin1, kindlin-3がアクチン骨格の制御を介してTCRシグナルを調節する可能性を検討するため, Rap1, talin1, kindlin-3欠損ナイーブT細胞のTCR刺激によるRhoGTPaseの活性化をプルダウンやFRETにより測定する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Rap1 organizes lymphocyte front-back polarity via RhoA signaling and talin12023

    • Author(s)
      Ueda Yoshihiro、Higasa Koichiro、Kamioka Yuji、Kondo Naoyuki、Horitani Shunsuke、Ikeda Yoshiki、Bergmeier Wolfgang、Fukui Yoshinori、Kinashi Tatsuo
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 26 Issue: 8 Pages: 107292-107292

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.107292

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The critical role of Rap1-GAPs Rasa3 and Sipa1 in T cells for pulmonary transit and egress from the lymph nodes2023

    • Author(s)
      Horitani Shunsuke、Ueda Yoshihiro、Kamioka Yuji、Kondo Naoyuki、Ikeda Yoshiki、Naganuma Makoto、Kinashi Tatsuo
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 14 Pages: 1234747-1234747

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1234747

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thymocyte Development of Humanized Mice Is Promoted by Interactions with Human-Derived Antigen Presenting Cells upon Immunization2023

    • Author(s)
      Fukuhara Takataro、Ueda Yoshihiro、Lee Sung-Il、Odaka Tokifumi、Nakajima Shinsuke、Fujisawa Jun-Ichi、Okuma Kazu、Naganuma Makoto、Okazaki Kazuichi、Kondo Naoyuki、Kamioka Yuji、Matsumoto Mitsuru、Kinashi Tatsuo
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 14 Pages: 11705-11705

    • DOI

      10.3390/ijms241411705

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distinct bidirectional regulation of LFA1 and α4β7 by Rap1 and integrin adaptors in T?cells under shear flow2023

    • Author(s)
      Kamioka Yuji、Ueda Yoshihiro、Kondo Naoyuki、Tokuhiro Keizo、Ikeda Yoshiki、Bergmeier Wolfgang、Kinashi Tatsuo
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 42 Issue: 6 Pages: 112580-112580

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112580

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ap1-Talin1 axis facilitates front-back cell polarity independent of talin1 binding to integrins in lymphocyes2024

    • Author(s)
      Yoshihiro Ueda, Koichiro Higasa, Yuji Kamioka, Naoyuki Kondo, Shunsuke Horitani, Yoshiki Ikeda, Wolfgang Bergmeier, Yoshinori Fukui, Tatsuo Kinashi
    • Organizer
      The 52st Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Distinct bidirectional regulation of integrins by Rap1, talin1 and kindlin-3 in T cells under shear flow. T2024

    • Author(s)
      Yuji Kamioka, Yoshihiro Ueda, Naoyuki Kondo, Tatsuo Kinashi
    • Organizer
      The 52st Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Rap1-GAPs Rasa3 and Sipa1 are required for pulmonary transit and egress from the lymph nodes in T cells.2024

    • Author(s)
      Shunske Horitani, Yoshihiro Ueda, Yuji Kamioka, Naoyuki Kondo, and Tatsuo Kinashi
    • Organizer
      The 52st Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology ,2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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