2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis for neo-self in MHC-misfolded protein complex
| Project Area | Creation, function and structure of neo-self |
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| Project/Area Number |
16H06501
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
横須賀 忠 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10359599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末永 忠広 大阪大学, 微生物病研究所, 准教授 (20396675)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 免疫学 / MHC / TCR / シグナル伝達 / 免疫シナプス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
HLAクラスIIアリルの遺伝子多型は、多くの自己免疫疾患の感受性に最も強く影響する疾患原因遺伝子であるが、アリルの違いによる疾患発症のメカニズムは不明である。本研究班は、従来分解されるべきミスフォールド蛋白質が、疾患感受性HLA（MHC）のシャペロン機能によって細胞表面へ運ばれ、「ネオ・セルフ」として異常免疫を誘導し疾患発症に至る機序を解明してきた。また、これまでに蓄積されている生化学・生理学的データを基に、これらと融合した先端的イメージングシステムを確立し、ミスフォールド蛋白質／HLAクラスII分子複合体の構造解析や分子間相互作用の解明に挑んでいる。
免疫細胞において受容体やHLA/MHCのクラスタリングは抗原認識の上で重要であり、この分子間相互作用の理解は、病態発症機序の解明、それ基づく疾患の克服や診断技術の開発へと極めて有用である。領域開始からこれまで、MHCクラスII複合体の解析のために新たに構築した人工脂質膜＋超解像全反射蛍光顕微鏡ユニットN-SIM TIRFMでは、受容体やシグナル伝達分子の1分子の挙動のみならずクラスター内外の判別やエクソソームの放出過程がビデオレートで画像取得可能になった。さらに、TSH受容体／HLAクラスII複合体が関与するグレーブス病モデルマウスの作出による、ネオ・セルフのin vivoでの病態把握と疾患発症メカニズムの解析を目指している。
これらの実験系や臨床所見においてどの程度ミスフォールド蛋白質が発現し、ミスフォールド蛋白質／HLAクラスII分子複合体クラスターの形成が疾患発症に繋がっているか、それを裏付けるための超解像度イメージング解析を可能にする技術の開発も並行して行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII複合体を可視化する分子イメージングシステムの構築：Nikon全反射蛍光顕微鏡（TIRFM）に超解像ユニットN-SIMを搭載、現在マルチカラーへの対応を調整しているHaloTagを用いた蛍光分子数の微調節を行うことで、T細胞シグナル分子の毎秒40フレームの1分子イメージングを可能にした。T細胞活性化30秒以内の極初期に、MHCクラスIIに会合している分子と非会合分子との分子速度と拘束性の顕著な違いの検出、また速度と拡散の違いからの細胞膜分子と細胞質分子との同定が可能になった。人工脂質膜に用いるMHCクラスIIの発現株は樹立し、安定したミスフォールド蛋白質提示の基礎実験を行っている。
ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII複合体の分子イメージング
関節リウマチ患者において、B細胞がミスフォールドIgG／MHCクラスII複合体を認識し活性化するか検討するため、特異的BCR発現細胞株、ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII複合体の安定発現細胞株を樹立した。現在、蛍光タンパク質や蛍光化学物質をタグとして付加し、分子イメージングの系へ適応中である。公募研究斉藤班との共同研究によって、リガンドが少ない時の微弱なシグナルを補完・増幅する機序として、TCR／MHCの周囲を接着分子や細胞骨格分子が取り巻く新たな構造「マイクロシナプス」を明らかにした。また公募研究竹馬班との共同研究から、T細胞共刺激受容体PD-1の糖鎖修飾依存的なPD-1のクラスタリング機構を明らかにした。これらの結果は、ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII複合体のクラスター形成に対して、接着分子、細胞骨格分子、共刺激受容体が大きく寄与することを示しており、その他の接着分子や共刺激受容体を研究対象としたより包括的な分子イメージングの実験を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの計画に引き続き、ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII分子複合体からなるネオ・セルフ抗原の提示とB細胞活性化の1細胞1分子解析を、モデル実験系であるHEL蛋白質および関節リウマチにおけるIgG重鎖蛋白質／MHCクラスII分子複合体を発現したプレイナーメンブレンとN-SIM TIRFMとを用いて行う。またそれぞれの自己免疫疾患において、患者血清中にその存在が予想される抗ネオ・セルフ抗体を検知するため、ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII分子複合体を発現させたプレイナーメンブレンを確立し、患者血清を添加することで形成されるクラスターをコントロール抗体による架橋と比較し検討する。またクラスタリングの評価判定には、より客観的な判断を行えるようにするため、ミスフォールド蛋白質／MHCクラスII分子複合体の挙動を網羅的に解析するための輝点解析方法を、生物物理学的見地からアルゴリズムに基づいたソフトウエアを組む計画である。
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Research Products
(15 results)
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[Book] 生物物理2018
Author(s)
横須賀忠、若松英、矢那瀬紀子、秦喜久美、町山裕亮
Total Pages
64
Publisher
日本生物物理学会
ISBN
0582-4052
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