2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of organelle zone regulating host defense response
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
17H06415
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
齊藤 達哉 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (60456936)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 英嗣 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (70344653)
印東 厚 徳島大学, 先端酵素学研究所(次世代), 助教 (70779058)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | オルガネラ / 生体防御 / 病原体 / 免疫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１つのオルガネラの中には、異なる役割を担う場が存在し、これを“オルガネラ・ゾーン”と定義する。本計画研究では、細胞の様々な様態におけるオルガネラ・ゾーンを可視化し、その形成機序や生物学的な意義を明らかにする。また、オルガネラ・ゾーンを制御する分子の探索も行う。特に、研究代表者および研究分担者が専門とする“病原体に対して誘導される自然免疫を介した生体防御応答”について、オルガネラ・ゾーンの観点から解析する。病原体を感知してその排除を誘導する自然免疫は、生体防御応答において重要な役割を果している。我々は、細菌やウイルスなどの病原体感染に対して誘導される自然免疫の正負の制御にオルガネラが深く関わること、ウイルス感染時に複製オルガネラと呼ばれる特殊なオルガネラが出現してその増殖に深く関わることをこれまでに見出している。H30年度は、グラム陰性細菌を貪食した血球系細胞において、損傷したリソソーム膜上の“応答ゾーン”を起点として活性化する自然免疫機構について解析した。当該機構を介した炎症誘導の抑制に関わる生理活性脂質が結合するタンパク質を質量分析により包括的に同定し、作用標的と推測される因子群を見出した。また、上皮細胞や線維芽細胞に細菌が感染した際に誘導される“応答ゾーン”の形成に関与する新規オートファジーアダプター因子を同定し、そのゾーン形成における役割を明らかにした。一方で、RNAウイルス複製オルガネラ形成に必要な小胞体“応答ゾーン”に集積する宿主因子VCPの機能解析を行った。主に、VCPが関与する小胞体関連分解(ERAD)機構が複製オルガネラ形成に必要であることを明らかにした。さらに、ERADによる一部のウイルス因子の選択的分解がウイルス増殖に必須であることを明らかにした。
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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
生体防御応答に関わるオルガネラ・ゾーンの形成機序や制御分子の解明が進んでいる。また、生体防御応答におけるオルガネラ・ゾーンの意義の解明が進んでいる。さらに、オルガネラ・ゾーンの可視化についても、条件検討がほぼ終了し、解析を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
①細菌感染時に誘導される“オルガネラ応答ゾーン”の形成機序と意義を解明：細菌を感知した貪食細胞においては、リソソーム膜損傷を起点として、シグナルが下流へと伝達され、最終的には細胞膜にポアが形成される。細胞は死に至るが、同時に生体防御応答を担う因子が細胞外へと放出される。H31年度は、電子顕微鏡観察を行い、当該脂質やその標的因子がオルガネラ動態に与える影響を可視化する。また、当該脂質が結合することで標的因子の機能にどのような変化が誘導され、応答ゾーンに影響を与えるのかを明らかにする。
②ウイルス感染時に誘導される“複製オルガネラ形成を促すオルガネラ応答ゾーン”を解明：H31年度は、ERAD因子群が集積する複製オルガネラ分解ゾーンの形成機構について解析を進める。主に、複製オルガネラ分解ゾーンに局在する宿主因子として同定したRTNファミリーに焦点を当て、これら因子群の遺伝子破壊株を作成し、ウイルスの増殖とウイルス複製オルガネラ形成のイメージング解析を行い、これらゾーン形成の分子機序を明らかにする。
③“複製オルガネラと他オルガネラの連携ゾーン”の形成機序と意義を解明：プロテオミクスにより同定した複製オルガネラ及びミトコンドリア膜上に存在する因子を強発現させ、ウイルスゲノム複製を抑制する因子を複数同定している。H31年度は、これら因子群のオルガネラ連携ゾーンにおける役割と、これら因子群を介したオルガネラ連携ゾーン形成の分子機序を明らかにする。
④オルガネラ・ゾーンにおいて生体防御応答を担う新たな因子の同定：前年度までにオルガネラに局在する膜輸送因子群に対するsiRNAライブラリーを用いて、病原体複製を抑制する新たな生体防御関連因子を探索し、候補因子を複数同定した。H31年度は、同定した因子のゾーン形成や生体防御応答における役割を明らかにする。
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[Journal Article] Autophagy Regulation of Metabolism Is Required for CD8+ T Cell Anti-tumor Immunity2019
Author(s)
DeVorkin Lindsay、Pavey Nils、Carleton Gillian、Comber Alexandra、Ho Cally、Lim Junghyun、McNamara Erin、Huang Haochu、Kim Paul、Zacharias Lauren G.、Mizushima Noboru、Saitoh Tatsuya、Akira Shizuo、Beckham Wayne、Lorzadeh Alireza、Moksa Michelle、Cao Qi、Murthy Aditya、Hirst Martin、DeBerardinis Ralph J.、Lum Julian J.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 27
Pages: 502～513.e5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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