2017 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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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | Toll様受容体 |
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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。核酸特異的TLRは、はリソソームに局在し、その応答制御には、リソソームにおける核酸分解をはじめとする代謝機構が深く関与している。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。研究実績として以下のことが明らかとなった。
リソソームは細胞の活性化とともに細胞内を移行する。RNA特異的TLRであるTLR7もリソソームに局在するために、リソソームとともに細胞内を移行する。このTLR7の細胞内移行は形質細胞様樹状細胞において、I型インターフェロン(IFN)産生に重要であることが報告されていた。我々は、このTLR7の細胞内移行の分子基盤を解明し、今年度報告した。TLR7は低分子量Gタンパク質であるArl8bと会合しており、Arl8bがないと、核から細胞の末梢までの、いわゆるAnterogradeの細胞内移行ができなくなる。この細胞内移行のメカニズムとして、TLR7が活性化されると、細胞表面の細胞接着分子であるLFA-1が活性化され、LFA-1依存性に微小管が重合する。また、TLR7の活性化とともに、Arl8bを介してTLR7は重合した微小管と結合することで、細胞内を核周囲から細胞膜近傍にまで細胞内移行することを明らかにした。細胞の末梢に移行して初めて、I型IFN産生に関わるシグナル伝達分子であるmammalian target of rapamycin (mTOR)やTRAF3と会合できることも明らかとなった。これらの結果は、シグナル伝達経路の制御に、細胞接着やリソソームの細胞内移行が関与しているという大変ユニークな結果である。
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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
当初予定した計画のうち、TLR7の細胞内移行の分子基盤解明については、予定通りに解析が進み、論文を発表することができた。現在、自己免疫疾患の病態におけるArl8bの関与について検討した論文を投稿している。TLR3のプロジェクトについては、現在TLR3の細胞内移行の分子基盤についての論文を投稿しており、リバイス中である。ヘルペスウイルス脳炎におけるTLR3の役割を加えるべく、現在実験を進めている。この論文の後に、TLR3と代謝との関係についての解析として、TLR3とmTORとの関係を解析してゆく予定である。TLR7のグアノシン認識については、予定していたリソソームでのヌクレオシドの濃度を制御する分子の遺伝子改変マウスの解析が順調に進み、すでに最初の論文の仕上げにかかっている。今後はTLR7のグアノシンに対する応答が、RNAや低分子剛性リガンドと異なるのかどうか、検討してゆく。RNaseについては、現在予定していた遺伝子改変マウスの解析を進めているところである。解析している表現型におけるRNAセンサーの役割を明らかにするために、いろいろなRNAセンサーの遺伝子改変マウスとの交配を進めており、表現型への影響を検討する予定である。また、細胞株においても、さまざまなRNaseの発現を検討してゆくとともに、その遺伝子欠損細胞株を作成し、RNAセンサーへの応答に影響を及ぼすかどうか、検討する。
このように、当初予定していたプロジェクトは予定通り進展しており、順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
TLR7の細胞内移行の分子基盤解析については、今後は自己免疫疾患におけるArl8bの役割を解析する論文を出したところで一区切りと考えている。TLR3については、TLR3とmTORとの関係についての解析を今年度中に終了し、論文として発表する予定である。今後の展開としては、TLR3の細胞内移行に関与する分子基盤について、さらに解析を進める。リソソームの移行によってI型インターフェロン(IFN)産生が大きく影響されることは既に明らかとなった。これに加えて、TLR3の移行と応答の関係を検討する。特にTLR3の細胞内移行に必須の分子であるUnc93B1の役割に注目して進める。TLR7のグアノシンに対する応答についての解析は順調に進んでおり、このまま計画通りに進めてゆく。また、今後の展開として、ヒトにおける解析を必要となる。そこで、ヒトの解析のための準備を進める。具体的には倫理的な申請を進めるとともに、ヒトTLR7に対するモノクローナル抗体の作成も進めてゆく。RNaseの解析については、現在、予定していた遺伝子改変マウスの作成を終了し、解析を進めている。この表現型にTLRが関与する可能性を考慮して、TLRの遺伝子欠損マウスと交配を進めている。そのほかのRNaseについては、遺伝子欠損マクロファージ細胞株を作成しており、準備ができ次第解析を進める。この解析についても順調に進んでいる。これらの実験に加えて、新たにリソソームでの核酸代謝に関与する酵素群についても解析を進めている。例えば、Phosphataseなどである。これらのついても、遺伝子欠損細胞株を作成し、その結果を見たうえで、必要であれば、遺伝子欠損マウスの作成を進める。
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