2019 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)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | オルガネラ / 感染 / 免疫 / 炎症 |
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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、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関わることをこれまでに見出している。R1-H31年度は、グラム陰性細菌を貪食した血球系細胞において、リソソーム膜損傷を起点として活性化する自然免疫機構について形態学的な観察を行った。当該機構を介した炎症誘導の際に細胞においてどのような形態変化が起こるのか、さらには当該機構に抑制的に働く生理活性脂質を処理した際にどのような形態変化が起こるのかを透過型電子顕微鏡観察により明らかにした。また、細菌感染時に誘導される“オルガネラ応答ゾーン”の形成に関与する新規オートファジーアダプター因子の細胞内細菌排除における重要性を明らかにした。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群を対象に、新たな機能スクリーニングを行い、強発現によりウイルス増殖抑制作用を示す新規因子を複数同定した。主に、小胞体膜形態を司るLNPのウイルス複製オルガネラ形成における役割を明らかにした。また、小胞体―ミトコンドリアコンタクトサイトに局在する因子がウイルス複製オルガネラに集積し、その発現がウイルス増殖を著しく減弱させ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、制御分子、生物学的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、電子顕微鏡観察や超解像顕微鏡観察を開始し、成果を得ている。
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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：細菌を感知した細胞においては、損傷したリソソーム膜を起点としてシグナルが伝達され、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、生体防御を担う因子が細胞外へと放出される。前年度までに、当該応答を抑制する生理活性脂質および当該脂質が結合する複数の因子を見出しており、また当該応答時の細胞形態変化を確認している。R2年度は、当該脂質に結合する因子を欠損した細胞の電子顕微鏡観察を行う。当該脂質の標的因子を同定し、応答ゾーンを制御するメカニズムを明らかにする。
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：R2年度は、新規機能スクリーニングによって同定した新たな宿主因子の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LNP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：プロテオミクス及び強発現スクリーニングによって同定したTMEME43の機能解析を進める。TMEM43は小胞体―ミトコンドリアコンタクトサイトに局在することが知られており、電子線トモグラフィー解析を行い、複製オルガネラ-ミトコンドリ連携ゾーンにおける役割を明らかにする。
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：レンチウイルスベクターをベースとするゲノムワイドguide RNAライブラリーを用いて、オルガネラを介して誘導される炎症や細胞死を制御する因子を探索する。同定した因子について、ゾーン形成や生体防御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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