細菌感染におけるM細胞の生理機能と生物学的重要性の解析

• Project Area: Matrix of Infection Phenomena
• Project/Area Number: 21022049
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 長谷 耕二 独立行政法人理化学研究所, 免疫系構築研究チーム, 上級研究員 (20359714)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2010: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: M細胞 / PrPC / GP2 / Brucella abortus / GPI-アンカー型タンパク質 / 免疫監視 / IgA / FimH / パイエル板

Research Abstract

我々はこれまで、FAEのトランスクリプトーム解析データを手がかりに、M細胞に発現する病原体取り込み受容体の探索を行い、2種のGPIアンカー型蛋白質Glycoprotein 2(GP2)およびCellular prion protein(PrP^C)を同定した。昨年度までに、GP2は、Escherichia coliやSalmonella TyphimuriumなどのI型線毛と選択的に結合し、これらの細菌のM細胞内への取り込みを促進することを報告した。さらに経口免疫実験の結果から、GP2依存的な細菌の取り込みは、抗原特異的な粘膜免疫応答の発動においても重要であることを明らかにしてきた。
今年度はPrP^Cの分子機能について解析を行った。PrP^Cは生体内に広く発現しているものの、その発現量は組織、細胞によって大きく異なっている。マウスの腸管上皮層ではM細胞に特に強い発現が観察された。共焦点顕微鏡観察の結果から、PrP^CはM細胞の管腔側細胞膜に局在しており、抗原取り込み受容体として機能することが示唆された。PrP^Cリコンビナントタンパク質を用いたin vitro結合試験の結果から、PrP^Cは人獣共通感染菌の一つであるBrucella abortusと結合した。腸管ループ内にブルセラ菌を注入したところ、ブルセラ菌はM細胞に選択的に取り込まれ、その際PrP^Cとの共局在を示した。さらにPrP^C欠損マウスでは、ブルセラ菌のパイエル板や腸間膜リンパ節への取り込みは大幅に減少した。以上の結果から、M細胞はブルセラ菌経口感染時の経路の一つであり、その際にはPrP^Cが侵入受容体として機能することが示唆される。

Research Products

• [Journal Article] Bifidobacteria protect host from enteropathogenic infection through production of acetate (2011)
  • Author(s): Fukuda S., et al.
  • Journal Title: Nature Volume: 469 Pages: 543-547
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CCR6^<hi>CD11c^<int> B cells promote M-cell differentiation in Peyer's patch (2011)
  • Author(s): Ebisawa M., Hase K., et al.
  • Journal Title: Int.Immunol. Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] M-Sec, a key molecule for tunneling nanotubule formation. (2010)
  • Author(s): Ohno H., Hase K., et al.
  • Journal Title: Communicat.Integrat.Biol. Volume: 3 Pages: 231-233
• [Journal Article] Identification of TOSO/FAIM3 as an Fc receptor for IgM (2010)
  • Author(s): Shima H.et al.
  • Journal Title: Int.Immunol. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uptake via Glycoprotein 2 of FimH+ bacteria by M cells initiates mucosal immune response (2009)
  • Author(s): Hase K.et al.
  • Journal Title: Nature 462 Pages: 226-230
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] M-Sec promotes membrane nanotube formation by interacting with Ral and the exocyst complex (2009)
  • Author(s): Hase K.et al.
  • Journal Title: Nat.Cell Biol. 11 Pages: 1427-1432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New Approach for M-Cell-Specific Molecules Screening by Comprehensive Transcriptome Analysis (2009)
  • Author(s): Nakato G.et al.
  • Journal Title: DNA Res. 16 Pages: 227-235
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Specialized epithelial M cells contribute to immunosurveillance on the mucosal surface. (2010)
  • Author(s): Hase K.
  • Organizer: The Japanese Society for Immunology 2010 Symposium for "Cutting edge of immunology ; innate immunity and immune regulation"
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] Essential Role of Membrane Trafficking Factor AP-1B in Gut Immune Homeostasis (2010)
  • Author(s): Hase K., et al.
  • Organizer: Biochemistry and Molecular Biology 2010
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] M-Sec sec-ures membrane nanotubes with RalA and exocyst (2010)
  • Author(s): Hase K.
  • Organizer: International Symposium on Organelle Network : Microbiology, Immunology & Cell Biology
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 特殊上皮M細胞による粘膜表面の免疫監視機構 (2010)
  • Author(s): 長谷耕二
  • Organizer: 第16回 日本ヘリコバクター学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Antigen transcytosis by M cells : from molecular entities to biological significance (2010)
  • Author(s): Hase K.
  • Organizer: 4^<th> Symposium of Immunology Frontier Research Center (IFReC)
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] GP2-dependent antigen transcytosis by M cells initiates mucosal immune response (2010)
  • Author(s): 長谷耕二
  • Organizer: The 4th Stage Surface Barrier Immunology Study Group(SBARIS). 2^<nd> Meeting
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 粘膜免疫系の最前線におけるM細胞依存的抗原取り込み機構の解明 (2009)
  • Author(s): 長谷耕二
  • Organizer: 日本食品免疫学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] GP2-dependent antigen transcytosis by M cells initiates mucosal immune response (2009)
  • Author(s): 長谷耕二 et al.
  • Organizer: 第39回日本免疫学会・国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Uptake via Glycoprotein 2 of FimH^+ bacteria by M cells initiates mucosal immune response (2009)
  • Author(s): 長谷耕二 et al.
  • Organizer: 14^<th> International Congress of Mucosal Immunology
  • Place of Presentation: Boston, USA
• [Presentation] M-Sec promotes membrane nanotube formation by interacting with Ral and the exocyst complex (2009)
  • Author(s): 長谷耕二 et al.
  • Organizer: 第61回 日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Book] 臨床粘膜免疫学 (2010)
  • Author(s): 清野宏編集
  • Total Pages: 722
  • Publisher: シナジー出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2009/091112/detail.html