トル様受容体3、8によるリボ核酸認識とシグナル伝達

• Project Area: Immunological Self Recognition and its Disorders
• Project/Area Number: 22021002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 松本 美佐子 北海道大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (30332456)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥9,600,000 (Direct Cost: ¥9,600,000); Fiscal Year 2011: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2010: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000)
• Keywords: ウイルス感染 / 樹状細胞 / RNA / インターフェロン / 自然免疫 / エンドサイトーシス / 炎症性サイトカイン / 二次構造予測 / Toll-like receptor / 小胞体 / エンドソーム / siRNA / 単球

Research Abstract

骨髄系樹状細胞の初期エンドソームに局在するTLR3は、ウイルス由来のdsRNAを認識し、炎症性サイトカインやIFN-α/β産生などの抗ウイルス応答を惹起する。しかし感染細胞内でdsRNAが検知されないnegative-strand virusの感染において、TLR3依存的な炎症性サイトカイン産生がウイルス感染を増悪させることが報告され、TLR3が認識するRNA構造は多様である可能性が示唆されている。ポリオウイルス感染では細胞内に(+)鎖ssRNAとdsRNAが検出され、骨髄系樹状細胞からTLR3依存的にIFN-α/βが産生されることから、本研究では、ポリオウイルス由来のRNAを用いてTLR3を活性化するRNA構造の同定を行った。ポリオウイルスのcDNAをテンプレートに、500～1800bpの断片化された(+)鎖、(-)鎖のvirus ssRNA、それらのdsRNAをin vitro転写で作製し、TLR3活性化能をIFN-βpromoterの活性化で調べた結果、dsRNA以外にある種のssRNA断片がTLR3を活性化することが明らかとなった。この機能性ssRNAは分解に抵抗性であり、ヒト繊維芽細胞や上皮系細胞、マウス骨髄系樹状細胞からIFN-α/β,炎症性サイトカイン産生をTLR3-TICAM-1依存的に誘導した。更に、ウイルスdsRNAアナログのpoly(I:C)同様、ラフトリン依存的に細胞内に取り込まれ初期エンドソームのTLR3と共局在する事、TLR3エクトドメインのN末、C末に存在するdsRNA結合領域を介してTLR3を多量体化させシグナルを伝達することが判明した。二次構造予測と生化学的解析から、機能性ssRNAは比較的長いタンデムなステム構造をもつことが明らかとなった。TLR3は、dsRNAのみでなく、ウイルス感染細胞から漏出した分解抵抗性のステム構造をもつRNAも感知し、シグナルを伝達すると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Toll-like receptor 3 signaling converts tumor-supporting myeloid cells to tumoricidal effectors (2012)
  • Author(s): H.Shime
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 109 Issue: 6 Pages: 2066-2071
  • DOI: 10.1073/pnas.1113099109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ubiquitin-mediated modulation of the cytoplasmic viral RNA sensor RIG-I (2012)
  • Author(s): Oshiumi, H., M.Matsumoto, T.Seya
  • Journal Title: J.Biochem. Volume: 151 Issue: 1 Pages: 5-11
  • DOI: 10.1093/jb/mvr111
  • NAID: 10031166037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Toll-like receptor 3-mediayed antiviral response is important for protection against poliovirus infection in poliovirus receptor transgenic mice (2012)
  • Author(s): Abe, Y., K.Fujii, N.Nagata, O.Takeuchi, S.Akira, H.Oshiumi, M.Matsumoto, T.Seya, S.Koike
  • Journal Title: J.Virol Volume: 86 Issue: 1 Pages: 185-194
  • DOI: 10.1128/jvi.05245-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] UNC93B1 physically associates with human TLR8 and regulates TLR8-mediated signaling (2011)
  • Author(s): Itoh, H., M.Tatematsu, A.Watanabe, K.Iwano. K.Funami, T.Seya, M.Matsumoto
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 12 Pages: e28500-e28500
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0028500
  • NAID: 120003783350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The TLR3-TICAM-1 pathway is mandatory for innate immune responses to poliovirus infection (2011)
  • Author(s): Oshiumi, H., M.Okamoto, K.Fujii, T.Kawanishi, M.Matsumoto, S.Koike, T.Seya
  • Journal Title: J.Immunol Volume: 187 Pages: 5320-5327
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DDX60, a DHXD/H box helicase, is a novel antiviral factor promoting RIG-I-like receptor-mediated signaling (2011)
  • Author(s): Miyashita, M., H.Oshiumi, M.Matsumoto, T.Seya
  • Journal Title: Mol.Cell Biol Volume: 31 Issue: 18 Pages: 3802-3819
  • DOI: 10.1128/mcb.01368-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of mouse hepatocyte lines permissive for hepatitis C virus (HCV) (2011)
  • Author(s): Aly, H.H., H.Oshiumi, H.Shime, M.Matsumoto, T.Wakita, K.Shimotohno, T.Seya
  • Journal Title: Plos ONE Volume: 6 Issue: 6 Pages: e21284-e21284
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0021284
  • NAID: 120003169041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raftlin is involved in the nucleocapture complex to induce poly(I:C)-mediated TLR3 activation. (2011)
  • Author(s): Watanabe, A., M.Tatematsu, K.Saeki, S.Shibata, H.Shime, A.Yoshimura, C.Obuse, T.Seya, M.Matsumoto.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 10702-10711
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiviral responses induced by the TLR3 pathway. (2011)
  • Author(s): Matsumoto, M., H.Oshiumi, T.Seya.
  • Journal Title: Rev.Med.Virol. Volume: 21 Pages: 67-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a polyI:C-inducible membrane protein, that participates in dendritic cell-mediated natural killer cell activation. (2010)
  • Author(s): Ebihara, T., M.Azuma, H.Oshiumi, J.Kasamatsu, K.Iwabuchi, K.Matsumoto, H.Saito, T.Taniguchi, M.Matsumoto, T.Seya.
  • Journal Title: J.Exp.Med. Volume: 207 Pages: 2675-2687
  • NAID: 120002722561
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A molecular mechanism for Toll/IL-1 receptor domain-containing adaptor molecule-1-mediated IRF-3 activation. (2010)
  • Author(s): Tatematsu M., A.Ishii, H.Oshiumi, M.Horiuchi, F.Inagaki, T.Seya, M.Matsumoto.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 20128-20136
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DEAD/H BOX 3 (DDX3) helicase binds the RIG-I adaptor IPS-1 to up-regulate IFN-beta inducing potential. (2010)
  • Author(s): Oshiumi, H., K.Sakai, M.Matsumoto, T.Seya.
  • Journal Title: Eur.J.Immunol. Volume: 40 Pages: 940-948
  • Peer Reviewed
• [Presentation] UNC93B1 physically associates with human TLR8 and regulates TLR8-mediated signaling (2011)
  • Author(s): Tatematsu, M., H.Itoh, A.Watanabe, K.Iwano, K.Funami, T.Seya, M.Matsumoto
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Virus-derived single-stranded RNA with stable secondary structure extracellularly activates Toll-like receptor 3 (2011)
  • Author(s): Tatematsu, M., T.Seya, M.Matsumoto
  • Organizer: 第40回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2011-11-27
• [Presentation] Virus-derived single-stranded RNA with stable secondary structure extracellularly activates Toll-like receptor 3 (2011)
  • Author(s): Tatematsu, M., T.Seya, M.Matsumoto
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: Sapporo Convention Center(札幌市)
  • Year and Date: 2011-09-13
• [Presentation] Raftlin is essential for poly(I:C) cellular uptake in human myeloid dendritic cells. (2011)
  • Author(s): Matsumoto M, Watanabe A, Seya T.
  • Organizer: Keystone symposia
  • Place of Presentation: Santa Fe, U.S.A. Santa Fe Community Convention Center(招待講演)
  • Year and Date: 2011-02-14
• [Presentation] Unc93B1によるヒトToll様受容体8の細胞内輸送とシグナル制御 (2010)
  • Author(s): 岩野亮宗、渡部綾子、瀬谷司、松本美佐子
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸 神戸国際展示場
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] Identification of a novel protein that participates in poly(I:C) cellular uptake. (2010)
  • Author(s): Watanabe A, Seya T, Matsumoto M.
  • Organizer: 14^<th> International Congress of Immunology.
  • Place of Presentation: 神戸Kobe Portopia Hotel
• [Presentation] Identification of Leu194 as a key residue of Toll/IL-1 receptor domain-containing adaptor molecule-1-mediated IRF-3 activation. (2010)
  • Author(s): Tatematsu M, Seya T, Matsumoto M
  • Organizer: 14^<th> International Congress of Immunology.
  • Place of Presentation: 神戸Kobe Portopia Hotel
• [Patent(Industrial Property Rights)] アジュバント活性を有する新規核酸およびその利用 (2010)
  • Inventor(s): 松本美佐子、瀬谷司
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2010-169407
  • Filing Date: 2010-07-28