細菌含有膜破壊によるパイロトーシス誘導・制御メカニズムの解明

• Project Area: Homeostatic Regulation by Various Types of Cell Death
• Project/Area Number: 17H05507
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 山本 雅裕 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (00444521)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: パイロトーシス / Caspasse-11 / グラム陰性菌 / サルモネラ / 非標準的インフラマソーム / 非標準的NLRP3インフラマソーム / Caspase-11 / GBP / 細菌感染 / インターフェロン

Outline of Annual Research Achievements

CRISPRゲノム編集法で遺伝子欠損マウスを作製した。まず線維芽細胞（MEF）を作製し、MEFにグラム陰性菌（または、GBP/IRGB10が良く局在するトキソプラズマ原虫）を感染させ、GBP/IRGB10の動員率に変化があるか比較した。変化がある場合は、遺伝子欠損マウスより骨髄由来マクロファージを誘導し、NLRC4依存的（有鞭毛期サルモネラ菌）、Caspase-11依存的パイロトーシス（サルモネラ菌、シトロバクター菌感染）あるいはAim2依存的パイロトーシス（フランシセラ菌感染）を、乳酸脱水素酵素活性（LDH）を指標に検討した。さらにIRGB10については多くファミリー分子が存在することから、単一あるいは遺伝子クラスターを形成する場合は多重遺伝子欠損マウスをCRISPRゲノム編集法で作製し、種々のグラム陰性細菌感染によるパイロトーシスを検討し使い分けが無いかなどを検討し、数多く存在するIRGBファミリーのパイロトーシスにおける生理的意義を検討した結果、複数のIRGBファミリーが非標準的パイロトーシスに関与していることが示唆された。次にマウス個体レベルでフランシセラ菌やサルモネラ菌をそれぞれ経皮的または経口的に感染させ、細菌感染後の血清中のIL-1やIL-18の産生をELISA法で計測し、各臓器の細菌数などを比較することで、候補分子のNLRC4、Aim2あるいはCaspase-11依存的パイロトーシス・免疫応答（インフラマソーム）における役割を総合的に評価した。さらにヒトの上皮細胞株HeLaにおいてもGBPをCRISPRゲノム編集法で遺伝子欠損し、細菌感染によるパイロトーシスを評価した結果、今回の知見がマウスのみならずヒトでも保存された普遍的な生命現象であることが分かった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inducible Nitric Oxide Synthase Is a Key Host Factor for Toxoplasma GRA15-Dependent Disruption of the Gamma Interferon-Induced Antiparasitic Human Response (2018)
  • Author(s): Bando Hironori、Lee Youngae、Sakaguchi Naoya、Pradipta Ariel、Ma Ji Su、Tanaka Shun、Cai Yihong、Liu Jianfa、Shen Jilong、Nishikawa Yoshifumi、Sasai Miwa、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: mBio Volume: 9 Issue: 5 Pages: 5-5
  • DOI: 10.1128/mbio.01738-18
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Toxoplasma Effector TgIST Targets Host IDO1 to Antagonize the IFN-γ-Induced Anti-parasitic Response in Human Cells (2018)
  • Author(s): Bando Hironori、Sakaguchi Naoya、Lee Youngae、Pradipta Ariel、Ma Ji Su、Tanaka Shun、Lai De-Hua、Liu Jianfa、Lun Zhao-Rong、Nishikawa Yoshifumi、Sasai Miwa、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 9 Pages: 2073-2073
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.02073
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fungal ligands released by innate immune effectors promote inflammasome activation during Aspergillus fumigatus infection (2018)
  • Author(s): Briard Benoit、Karki Rajendra、Malireddi R. K. Subbarao、Bhattacharya Anannya、Place David E.、Mavuluri Jayadev、Peters Jennifer L.、Vogel Peter、Yamamoto Masahiro、Kanneganti Thirumala-Devi
  • Journal Title: Nature Microbiology Volume: 4 Issue: 2 Pages: 316-327
  • DOI: 10.1038/s41564-018-0298-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Nonpyroptotic IFN-γ?Triggered Cell Death Mechanism in Nonphagocytic Cells PromotesSalmonellaClearance In Vivo (2018)
  • Author(s): Ingram Justin P.、Tursi Sarah、Zhang Ting、Guo Wei、Yin Chaoran、A. Wynosky-Dolfi Meghan、van der Heijden Joris、Cai Kathy Q.、Yamamoto Masahiro、Finlay B. Brett、Brodsky Igor E.、Grivennikov Sergei I.、T?kel ?agla、Balachandran Siddharth
  • Journal Title: The Journal of Immunology Volume: 200 Issue: 10 Pages: 3626-3634
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1701386
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guanylate binding proteins facilitate caspase-11-dependent pyroptosis in response to type 3 secretion system-negative Pseudomonas aeruginosa (2018)
  • Author(s): Balakrishnan Arjun、Karki Rajendra、Berwin Brent、Yamamoto Masahiro、Kanneganti Thirumala-Devi
  • Journal Title: Cell Death Discovery Volume: 4 Issue: 1 Pages: 3-3
  • DOI: 10.1038/s41420-018-0068-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential role for GABARAP autophagy proteins in interferon-inducible GTPase-mediated host defense (2017)
  • Author(s): Sasai Miwa、Sakaguchi Naoya、Ma Ji Su、Nakamura Shuhei、Kawabata Tsuyoshi、Bando Hironori、Lee Youngae、Saitoh Tatsuya、Akira Shizuo、Iwasaki Akiko、Standley Daron M、Yoshimori Tamotsu、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: Nature Immunology Volume: 18 Issue: 8 Pages: 899-910
  • DOI: 10.1038/ni.3767
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of cell-intrinsic and innate immunity by interferon-inducible GTPases (2018)
  • Author(s): Masahiro Yamamoto
  • Organizer: The 10th Japanese-German Immunology Workshop. Session 3: Uniqueness in the Development and Function of Innate Immunity
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Essential role of ATG proteins in cell-autonomous innate immunity to vacuolar pathogens (2018)
  • Author(s): Masahiro Yamamoto
  • Organizer: 15th International Conference on Innate Immunity, Aegean Conferences
  • Int'l Joint Research / Invited