2016 Fiscal Year Annual Research Report
リソソームでの自然免疫系と代謝系のクロストークに関わる分子細胞基盤の解明
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16H06388
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三宅 健介 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60229812)
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2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 自然免疫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Toll-like receptor (TLR)は病原体成分を認識するセンサーである。本研究では核酸特異的TLRに焦点を絞る。核酸特異的TLRは、自己核酸にも応答し、自己免疫疾患の病態に関与する。核酸特異的TLRはリソソームに局在し、その応答制御には、核酸のリソソームにおける分解が深く関与していることが分かりつつある。そこで、本研究では、核酸の分解、代謝機構と核酸認識機構の関係を明らかにする。すなわち、核酸応答制御機構を核酸代謝の観点から検討する。さらに、リソソームには、代謝センサーとしてmTOR (mammalian target of rapamycin)が機能している。mTORはTLRのシグナル伝達応答に関与していることが報告されているが、リソソームにおける核酸特異的TLRとmTORとの関係はまだ不明である。そこで、リソソームにおける核酸特異的TLRの応答におけるmTORの役割を明らかにする。これらの解析を通して、核酸認識と核酸代謝系のリソソームにおける相互作用を高次的に理解することを目指す。
具体的には、以下の3点について解析を進める。1．TLR7によるRNA認識機構の解析としては、TLR7のRNA認識にGuanosineが関与していることを個体レベルで示す。2．リソソームにおいて機能しているRNaseとRNAセンサーであるTLR7の応答との関係について検討する。3．核酸特異的TLRは炎症性サイトカインとI型インターフェロンを産生する。核酸特異的TLRは、活性化されると細胞内を移行する。そこで、TLRの細胞内移行とI型インターフェロン産生との関係について検討する。さらに、mTORはI型IFN産生誘導に関係することが報告されている。そこで、TLRとmTORの関係をTLRの細胞内移行という観点から解析する。
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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
1．TLR7の応答におけるGuanosineの関与を示すために、現在Guanosineのリソソームにおける濃度を制御する分子の遺伝子改変マウスを作成した。現在、そのマウスの解析を進めている。予想通りに、TLR7の応答が野生型マウスに比べて異なっているという結果が得られている。さらに、TLR7応答以外にも、表現型が出ており、それがTLR7依存性かどうかを明らかにするために、TLR7遺伝子改変マウスと交配している。
2．リソソームで機能すると考えられるRNaseの遺伝子改変マウスを作成した。このマウスについても様々な表現型が認められている。この表現型がRNAセンサーであるTLR7によるのか、あるいはほかのRNAセンサーによるものなのか、検討する。具体的には、TLR7遺伝子改変マウスと交配を進める。さらにTLR7以外にも、核酸特異的TLRの応答に必須の分子であるUnc93B1の遺伝子改変マウスとの交配も進めている。
3．TLR7の細胞内移行とI型IFN産生との関係について解析を進めた。その結果、TLR7の、リガンド刺激依存性の細胞内移行には、細胞接着分子の活性化が重要であることが明らかになった。さらに、TLR7の細胞内移行にはGTPaseが必要であるという結果も得ている。現在、細胞接着とTLR7の細胞内移行との関係、さらにはI型IFN産生との関係についても解析を進めている。I型IFN産生には代謝センサーであるmTORの活性化が重要であることが既に報告されている。そこで、mTORとTLR7の細胞内局在を比較、検討している。これらが共局在しているかどうか、検討している。TLR7に加えて、TLR3についても、I型IFN産生の制御機構について解析を進めた。TLR3の非血液細胞における応答がヘルペス脳炎に対する防御に関与するという結果から、非血液細胞である線維芽細胞で解析を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、幸いおおむね順調に進展しており、特に研究計画の変更や問題点に対する対応策を必要とする状況ではない。それぞれの項目については、以下に記す。
1．TLR7応答におけるGuanosineの役割については、Guanosineのリソソームにおける濃度を制御する分子の遺伝子改変マウスの解析をさらにすすめる。特に遺伝子改変マウスにおけるGuanosineの量の変化を調べる必要がある。そこで、質量分析による定量を現在共同研究で進めている。この結果により、GuanosineとTLR7応答の関係をさらに関係づけることが可能となると期待される。
2．リソソームにおけるRNaseについては、遺伝子改変マウスの解析をさらに進めてゆく。TLR7、Unc93B1遺伝子改変マウスとの交配に加えて、細胞質内RNAセンサーの表現型への関与も考えられるので、それについても検討を進める具体的には、センサーの下流でシグナル伝達に関与する分子、MAVSの遺伝子改変マウスとのかけ合わせも進めてゆくことを、結果によっては検討する。
3．TLR7と細胞接着分子や、GTPaseとの関係については、論文にして発表する予定である。本年度はTLR7とmTORとの関係について解析を進める。この解析を進めるうえで、TLR7だけで無く、TLR9についても同様な解析を進める。互いに比較しながら解析することで、研究の進展がさらに進むことが期待される。TLR3の解析については、TLR7と同様にGTPaseの関与が明らかになった。そこで、このGTPaseの欠損した細胞を確立して、TLR3の細胞内移行との関係について検討する。さらにTLR3の場合も、mTORとの関係について解析を進める。TLR7と同様にmTORが関与しているが、TLR7の場合とは異なる可能性を示唆する結果が得られており、この点について検討を進める。
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[Journal Article] Interleukin-33 produced by M2 macrophages and other immune cells contributes to Th2 immune reaction of IgG4-related disease.2017
Author(s)
Furukawa S, Moriyama M, Miyake K, Nakashima H, Tanaka A, Maehara T, Iizuka-Koga M, Tsuboi H, Hayashida JN, Ishiguro N, Yamauchi M, Sumida T, Nakamura S
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 7
Pages: 42413
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Guanosine and its modified derivatives are endogenous ligands for TLR72016
Author(s)
Shibata T, Ohto U, Nomura S, Kibata K, Motoi Y, Zhang Y, Murakami Y, Fukui R, Ishimoto T, Sano S, Ito T, Shimizu T, *Miyake K
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Journal Title
Int Immunol
Volume: 28
Pages: 211-222
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural Analysis Reveals that Toll-like Receptor 7 Is a Dual Receptor for Guanosine and Single-Stranded RNA2016
Author(s)
Zhang Z, Ohto U, Shibata T, Krayukhina E, Taoka M, Yamauchi Y, Tanji H, Isobe T, Uchiyama S, Miyake K, Shimizu T
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Journal Title
Immunity
Volume: 45
Pages: 737-748
DOI
Peer Reviewed
