新しい機能獲得変異体スクリーニングによる自然免疫の分子機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14657577
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 倉田 祥一朗 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (90221944)
• Keywords: 自然免疫 / 病原体認識 / ペプチドグリカン / 抗菌ペプチド / ショウジョウバエ / フェノール酸化酵素系 / 炭疽菌 / 感染

Research Abstract

近年、ショウジョウバエTollのホモログ、Toll様受容体(TLR)がヒトとマウスでクローニングされ、TLRsが哺乳類の自然免疫において重要な働きを果たしていることが明らかとなった。このように、ショウジョウバエを用いた自然免疫研究は、哺乳動物の自然免疫機構の理解に新しい展開をもたらすことが期待できる。本研究の目的は、(1)ショウジョウバエのゲノム機能を利用した新しい機能獲得型変異体のスクリーニングにより、感染時の免疫応答を誘導するカスケードに関わる分子を網羅的に明らかにする、(2)これまでに、このスクリーニングで同定した病原体認識に関わる分子(PGRP-LE)の解析を進めることである。
本年度は、(1)おおよそ3千系統の機能獲得型変異体のスクリーニングを行い、PGRP-LEの他に、細菌が感染しなくとも免疫応答が誘導される系統を8系統同定した。この中には、機能欠損型変異体を用いた解析から、自然免疫応答に関与することがすでに明らかとなっているimmune deficiency (imd)遺伝子とRelish遺伝子の変異体が含まれており、本研究で推進する新しいスクリーニング系の有用性が確認できた。(2)PGRP-LEがimdの上流で働き、抗菌ペプチドの産生とフェノール酸化酵素系(proPO系)の活性化を誘導することを明らかにした(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99, 13705-13710. 2002)。自然免疫の一次応答であるProPO系の活性化と二次応答である抗菌ペプチドの産生を共に誘導する分子の同定はこれが初めてである。さらに、PGRP-LEが炭疽菌などが有する細胞壁成分であるジアミノピメリン酸(DAP)を含むペプチドグリカンに特異的に結合し、多くのグラム陽性菌が有するDAPの代わりにリシンを含むペプチドグリカンに結合しないことが明らかとなり、PGRP-LEを利用した炭疽菌の検出が可能となった(特許出願:出願日:平成14年(2002年)8月7日出願番号:特願2002-23006)。

Research Products

• [Publications] Takehana, A., Katsuyama, T., Oshima, Y., Takada, H., Aigaki, T., Kurata, S.: "Overexpression of a pattern recognition receptor, peptidoglycan recognition protein-LE, activates Imd/Relish-mediated antibacterial defense and prophenoloxidase cascade in Drosophila larvae"Proc. Natl. Acad. Sci. USA.. 99. 13705-13710 (2002)
• [Publications] Onuma, Y., Takahashi, S,.Asashima, M., Kurata, S., Gehring, W.J.: "Conservation of Pax6 function and upstream activation by Notch signaling in eye development of frogs and flies (vertebrates and invertebrates)"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 2020-2025 (2002)
• [Publications] Ikejima, M., Nozaki, T., Kurata, S., Natori, S., Esumi, H., Sugimura, T., Masutani, M.: "Purification and characterization of poly (ADP-ribose) polymerase cDNA from Sarcophaga peregrina"Proc. Japan Acad. 78. 282-285 (2002)
• [Publications] Yajima, M., Takada, M., Takahashi, N., Kikucih, H., Natori, S., Osima, Y., Kurata, S.: "A newly established in vitro culture using transgenic Drosophila revealed functional coupling between the phospholipase A2-generated fatty acid cascade and lipopolysaccharide-dependent activation of the imd pathway in insect immunity"Biochem. J.. 371. 205-210 (2003)