Structural analysis of neo-self

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Creation, function and structure of neo-self
• Project/Area Number: 16H06500
• 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: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: YOKOYAMA Shigeyuki 国立研究開発法人理化学研究所, 科技ハブ産連本部, 特別招聘研究員 (00159229)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹月 健彦 九州大学, 高等研究院, 特別主幹教授 (50014121)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 免疫学 / タンパク質 / アレルギー・ぜんそく / 立体構造 / MHC / TCR

Outline of Final Research Achievements

Based on the crystal structure of HLA-DP5 complexed with a 13-residue peptide (NF-pCj1) containing a 4-residue N-terminal flanking region (NF) derived from a cedar pollen antigen Cry j 1, the functionally-important hexameric structure of HLA-DP5 was elucidated, and it was clarified that this clustering significantly enhances TCR activation. Furthermore, the multimeric structure on the TCR side that binds to the hexameric structure of HLA-DP5 was clarified. Thus, it was concluded that the formation of this TCR multimeric structure is universal to the HLA-II・TCR complex leading to T cell activation, and is the structural entity on which “neo-self” is based.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来は、T細胞活性化において、HLAおよびTCRのそれぞれが多量体化することの重要性は示唆されていたが、その直接的な検証と、立体構造的な実体は不明であった。本研究の成果として、「ネオ・セルフ」とは、TCRを強く活性化できる状態であり、その実体は「HLAとTCRの相互作用が、HLAの多量体とTCRの多量体との相互作用が可能になるペプチド提示様式」であると結論された。これにより、獲得免疫の中核である抗原提示の実体が解明されたことになり（学術的意義）、自己免疫疾患における抗原提示機構の理解に基づく治療、有効な感染症ワクチンやがんワクチンの設計・開発等に役立つと期待される（社会的意義）。