免疫四次元空間におけるNotchリガンドの役割解明

• Project Area: Analysis and synthesis of multi-dimensional immune organ network
• Project/Area Number: 15H01161
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 穂積 勝人 東海大学, 医学部, 准教授 (30246079)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: Notch ligand / 胸腺 / パイエル板 / Notchリガンド / 細胞外環境 / T細胞 / ILC2 / Notchシステム

Outline of Annual Research Achievements

１．Notchシステムの新規分子論
Notch1発現造血未分化細胞の胸腺でのT細胞分化誘導において、Dll4は、Dll1に較べ、高い誘導能を保持している。我々は昨年度、Dll4の機能的優位性が、Notch結合領域として知られるDSL、DOS領域ではなく、NotchリガンドのN末端部であるMNNL領域に依存することを明らかにした。そこで本年度は、すでに報告されているヒトNotchリガンド：Jag1の立体構造データを基準として、マウスDll4とDll1の三次元構造およびマウスNotch1との相互作用モデルのシミュレーションモデルを構築し、NMML領域に焦点を当て、両分子の構造的差異を探索した。その結果、Dll4のSSループ構造と76Pheを中心とした突出構造がDll1と比較し顕著に異なることを見出した。しかし、同領域のアミノ酸置換体の機能解析から、その構造的差異は両分子の機能的差異と直接関連しないとの結果を得た。
２．パイエル板・虫垂におけるNotchシステムの発動
昨年度、パイエル板および虫垂にて、Dll4/Notch1を介した特徴的なNotchシグナルの発動を検出した。そこで本年度は、主としてパイエル板にて分化誘導されるIgA産生B細胞の出現におけるNotchシグナルの役割について調べた。その結果、T細胞特異的にNotch1およびNotch2分子を欠失したマウスでは、腸管粘膜固有層に存在するIgA産生細胞の出現頻度が低い傾向にあることを見出した。これは、パイエル板（あるいは虫垂）に特徴的な環境要因としてDll4がNotchシグナルをT細胞に誘導し、IgA産生を促すTfh細胞への分化に重要な役割を担うことを示唆している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of domains for efficient Notch signaling activity in immobilized Notch ligand proteins. (2016)
  • Author(s): Liu L, Wada H, Matsubara N, Hozumi K and Itoh M.
  • Journal Title: J Cell Biochem Volume: 118 Issue: 4 Pages: 785-796
  • DOI: 10.1002/jcb.25744
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Delta-like 4-mediated Notch signaling is required for early T cell development in a three-dimensional thymic structure (2015)
  • Author(s): Hirano K, Negishi N, Yazawa M, Yagita H, Habu S, Hozumi K
  • Journal Title: European Journal of Immunology Volume: 45 Pages: 2252-2262
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Dll4-mediated Notch1 signaling is required for the conversion from Treg to Tfh in Peyers patch. (2016)
  • Author(s): Yazawa M and Hozumi K
  • Organizer: 日本免疫学会・学術集会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-12-05
• [Presentation] The structure-function relationship in Dll1/Dll4 chimeric molecules for supporting T cell development (2015)
  • Author(s): Hozumi K, Ochiai, S, Hirano K
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市・神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-12-01