Physiological mechanisms to maintain self and nonself on intracellular membranes, and its pathological failure

• Project Area: Creation, function and structure of neo-self
• Project/Area Number: 19H04809
• 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): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: トキソプラズマ / PI5P / ネオノンセルフ / 寄生胞膜 / IFN誘導性GTPase / IRGB6 / インターフェロン誘導性GTPase / 炎症性疾患 / 細胞内膜

Outline of Research at the Start

未だ謎な点が多く研究が遅れている細胞内寄生性病原体や腸管常在菌の感染時に起きる宿主自然免疫系による細胞内膜異常の認識の分子基盤とその破綻による炎症性腸疾患の発症機序は、ヒトの自己免疫疾患発症機序を明らかにする上で重要である。そして本研究による病原体含有膜の破壊機構の解明は、「細胞内“膜”の自己・非自己」という免疫学上の新概念を創造できると確信している。

Outline of Annual Research Achievements

インターフェロン誘導性GTPaseはトキソプラズマの寄生胞膜の元である宿主細胞膜や、膜を有する宿主オルガネラであるゴルジ体、小胞体、ミトコンドリアや核なども認識せず、寄生胞膜のみを認識する。MCV膜は細菌（原核生物）、真菌や原虫（真核生物）などが作り出すが、寄生胞膜上にそれらの幅広い微生物種に保存された分子が存在するとは考えられず、元々宿主に由来する分子がノンセルフとしてIFN誘導性GTPaseに認識されている可能性が示唆され、このIFN誘導性GTPaseによる自己オルガネラ膜あるいは寄生胞膜上の既存の概念では説明できないセルフ・ノンセルフ分子があると考えられた。そこでトキソプラズマの寄生胞膜が細胞膜の陥入によってできる時に、細胞膜上に存在していたタンパク質が除かれているという報告があることから、我々はインターフェロン誘導性GTPaseが認識するのは寄生胞膜上のタンパク質ではなく、細胞膜を構成するリン脂質自身ではないかと考えた。精製IFN誘導性GTPaseを用いてPIPstripアッセイを行った。その結果、トキソプラズマの寄生胞膜に蓄積できるインターフェロン誘導性GTPaseの野生型タンパク質はPI5Pと強く結合し、その他PI3P, PI4PやPS(フォスファチジルセリン)と弱く結合することを見出した。またインターフェロン誘導性GTPaseの様々な点変異体を作り、インターフェロン誘導性GTPase欠損細胞に発現させ、トキソプラズマの寄生胞膜に蓄積するかを検討した結果、寄生胞膜を認識しないI356E/G361E変異体はリン脂質には全く結合できなかった。以上のことから、インターフェロン誘導性GTPaseはトキソプラズマの寄生胞膜上のリン脂質をネオノンセルフとして認識している可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of Gate-16 and Gabarap in Prevention of Caspase-11-Dependent Excess Inflammation and Lethal Endotoxic Shock (2020)
  • Author(s): Sakaguchi Naoya、Sasai Miwa、Bando Hironori、Lee Youngae、Pradipta Ariel、Ma Ji Su、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 11 Pages: 561948-561948
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.561948
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Initial phospholipid-dependent Irgb6 targeting to Toxoplasma gondii vacuoles mediates host defense. (2019)
  • Author(s): Lee, Y., Yamada, H., Pradipta, A., Ma, J.S., Okamoto, M., Nagaoka, H., Takashima, E., Standley, D.M., Sasai, M., Takei, K., Yamamoto, M.
  • Journal Title: Life Science Alliance Volume: 3 Issue: 1 Pages: 000-000
  • DOI: 10.26508/lsa.201900549
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CXCR4 regulates Plasmodium development in mouse and human hepatocytes (2019)
  • Author(s): Bando Hironori、Pradipta Ariel、Iwanaga Shiroh、Okamoto Toru、Okuzaki Daisuke、Tanaka Shun、Vega-Rodr?guez Joel、Lee Youngae、Ma Ji Su、Sakaguchi Naoya、Soga Akira、Fukumoto Shinya、Sasai Miwa、Matsuura Yoshiharu、Yuda Masao、Jacobs-Lorena Marcelo、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: Journal of Experimental Medicine Volume: 216 Issue: 8 Pages: 1733-1748
  • DOI: 10.1084/jem.20182227
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Toxoplasma Effector GRA15-Dependent Suppression of IFN-γ-Induced Antiparasitic Response in Human Neurons (2019)
  • Author(s): Bando Hironori、Lee Youngae、Sakaguchi Naoya、Pradipta Ariel、Sakamoto Ryoma、Tanaka Shun、Ma Ji Su、Sasai Miwa、Yamamoto Masahiro
  • Journal Title: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology Volume: 9 Pages: 140-140
  • DOI: 10.3389/fcimb.2019.00140
  • Peer Reviewed / Open Access