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2017 Fiscal Year Annual Research Report

ミトコンドリアに由来する傷害関連分子パターンの受容体同定およびその生体機能解析

Research Project

Project/Area Number 17J11507
Research InstitutionNagahama Institute of Bio-Science and Technology

Principal Investigator

丸谷 飛之  長浜バイオ大学, バイオサイエンス研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Keywordsマイトクリプタイド / ホルミルペプチド / ミトコンドリア由来の傷害関連分子パターン / 好中球 / 炎症 / 自然免疫
Outline of Annual Research Achievements

最近、非感染性の炎症を起こす因子として、ミトコンドリア由来の傷害関連分子パターン(MTDs)という分子群の概念が提起されている。このMTDsの活性因子としてミトコンドリアDNA (mtDNA)とホルミルペプチドが考えられていたが、ごく最近、高度に精製されたmtDNAは好中球を活性化しないことが報告された。一方、MTDs中のホルミルペプチドは未だ同定されていない。そこで本研究では、我々が生体から同定したmitocryptide-2(MCT-2)を含む内因性ホルミルペプチドに対する特異的モノクローナル抗体(MAb)を作製し、それらを用いることで、MTDs由来のホルミルペプチドを同定し、その受容体を含む情報伝達機構を明らかにすることを目的としている。平成29年度は下記の2点について検討した。
1)MCT-2に対する特異的なMAbを獲得し、それを用いて、MTDsにおけるMCT-2の存在を検討した。その結果、MTDs中にMCT-2またはその誘導体が存在している可能性が示唆された。
2)ホルミルペプチドを認識する受容体として好中球に発現しているformyl peptide receptor 1(FPR1)およびそのホモログformyl peptide receptor 2(FPR2)のリガンド認識機構の解析を行なった。すなわち、まずFPR2と特異的に結合し活性化するMCT-2の構造活性相関を検討した。その結果、MCT-2がその受容体を活性化するのに必要な最小構造がMCT-2(1-7)であること、さらにN末端ホルミル基ならびに1位Metが活性発現に必須であることを見出した。加えてMCT-2のどのような構造的特徴がFPR1とFPR2の受容体選択性に関与しているのかを検討した結果、MCT-2の鎖長が短くなることによりFPR2に対する特異性が失われ、むしろFPR1と結合し活性化することが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成29年度の研究計画では、我々が生体から同定したMCT-2を含む内因性ホルミルペプチドに対する特異的MAbを作製し、それらを用いることで、MTDs由来のホルミルペプチドを同定することを目標としていた。これに対し本年度の研究により、MCT-2をはじめとした3種類の内因性ホルミルペプチドに対する特異的中和MAbsの取得に成功した。さらに、取得したMAbsのうちMCT-2に対する特異的MAb、NhM2A1を用いて、MTDsにおけるMCT-2の存在を検討したところ、MTDs中にNhM2A1に対する免疫活性が存在することが示され、MCT-2あるいはその誘導体がMTDs中に存在している可能性が示唆された。現在、研究目標を達成するため、MTDsに存在するMCT-2の化学構造を解析するとともに、MCT-2以外のホルミルペプチドの存在や分子形態についても検討を進めている。
また本年度は、次年度で計画していた、ホルミルペプチドを認識する受容体として好中球に発現しているFPR1とそのホモログFPR2のリガンド認識機構の解析も行なった。すなわち、まずFPR2と特異的に結合し活性化するMCT-2の構造活性相関を検討した結果、MCT-2がその受容体を活性化するのに必要な最小の構造がN-ホルミル基を含む1位から7位であること、N-ホルミル基と1位Met側鎖が活性発現に必須であることが示された。さらにMCT-2のどのような構造的特徴がFPR1とFPR2の受容体選択性に関与するのかを検討した結果、MCT-2の鎖長が短くなることにより、活性化する受容体がFPR2からFPR1にシフトすることが示された
以上のように、本研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本年度の検討により、MTDs中にMCT-2が存在する可能性を示すとともに、MCT-2の鎖長がFPR1ならびにFPR2の受容体選択性に関わっていることを見出した。今後は、MTDsに存在するMCT-2の化学構造を解析するとともに、MCT-2以外のホルミルペプチドの存在や分子形態の解明を目指す。また、FPR1ならびにFPR2が生体内において、それぞれどのような役割を担っているのかを明らかにすることも試みる。
1) MTDsに由来する内因性ホルミルペプチドの同定:
MTDs中に存在するMCT-2あるいはその誘導体について、NhM2A1の免疫活性を指標に、各種クロマトグラフィーを用いて精製し、質量分析やエドマン分解法により化学構造を決定する。また、すでに複数種のMCT-2以外の内因性ホルミルペプチドに対する特異的中和MAbsの獲得にも成功しているが、それらを用いることで、他の内因性ホルミルペプチドの同定も試みる。
2) 傷害モデルにおけるFPR1ならびにFPR2の関与:
肝傷害をはじめとした非感染性の傷害モデルを作製し、FPR1ならびにFPR2特異的拮抗阻害薬を用いて、内因性の傷害におけるFPR1ならびにFPR2の役割を検討する。また、MCT-2をはじめとした内因性ホルミルペプチドに対する特異的中和MAbsを用いることで、非感染の傷害における内因性ホルミルペプチドの関与も検討する。

  • Research Products

    (22 results)

All 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Mitocryptides from human mitochondrial DNA-encoded proteins activate neutrophil formyl peptide receptors: receptor preference and signaling properties2018

    • Author(s)
      Michael Gabl, Martina Sundqvist, Andre Holdfeldt, Simon Lind, Jonas Martensson, Karin Christenson, Takayuki Marutani, Claes Dahlgren, Hidehito Mukai, Huamei Forsman
    • Journal Title

      The Journal of Immunology

      Volume: 200 Pages: 3269~3282

    • DOI

      10.4049/jimmunol.1701719

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mitocryptide-2: ligand recognition mechanisms of formyl-peptide receptor 1 and its homologue formyl-peptide receptor 22018

    • Author(s)
      Kodai Nishino, Takayuki Marutani, Tatsuya Hattori, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • Journal Title

      Peptide Science

      Volume: 2017 Pages: 114-115

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of signaling mechanisms induced by mitocryptide-3, a novel neutrophil-activating peptide derived from a mitochondrial transit sequence2018

    • Author(s)
      Takayuki Marutani, Shinichiro Tamura, Kenta Nakashima, Kodai Nishino, Hiroki Morikawa, Tatsuya Hattori, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • Journal Title

      Peptide Science

      Volume: 2017 Pages: 138-139

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mitocryptide-1: investigation of pathophysiological roles of mitocryptide-1 utilizing its specific neutralizing monoclonal antibody2018

    • Author(s)
      Hiroki Morikawa, Tatsuya Hattori, Yoshito Takamuro, Takayuki Marutani, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • Journal Title

      Peptide Science

      Volume: 2017 Pages: 142-143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible existence of N-formylated peptide derived from cytochrome c oxidase subunit I2018

    • Author(s)
      Toshihiro Shimizu, Tatsuya Hattori, Takayuki Marutani, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • Journal Title

      Peptide Science

      Volume: 2017 Pages: 74-75

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of monoclonal antibodies against mitocryptide-2: toward a new strategy to investigate the biological roles of cryptides2017

    • Author(s)
      Tatsuya Hattori, Takenori Yamada, Hiroki Morikawa, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Kodai Nishino, Toshihiro Shimizu, Yoshisuke Nishi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • Journal Title

      Journal of Peptide Science

      Volume: 23 Pages: 610-617

    • DOI

      10.1002/psc.3000

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ミトコンドリア移行配列由来の好中球活性化ペプチド、マイトクリプタイド-3に対する受容体の同定2017

    • Author(s)
      丸谷飛之、田村慎一朗、中島健太、西野弘大、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第49回若手ペプチド夏の勉強会
  • [Presentation] 新規内因性ホルミルペプチドの同定を目指したモノクローナル抗体の獲得2017

    • Author(s)
      清水稔弘、服部竜弥、丸谷飛之、堤光己、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第49回若手ペプチド夏の勉強会
  • [Presentation] マイトクリプタイド-2: 拮抗阻害薬の創製を目指した構造活性相関研究2017

    • Author(s)
      西野弘大、丸谷飛之、堤光己、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第49回若手ペプチド夏の勉強会
  • [Presentation] マウスマイトクリプタイド-2に対する特異的中和モノクローナル抗体の獲得とそれを用いた生体機能解析2017

    • Author(s)
      山田武慶、服部竜弥、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第49回若手ペプチド夏の勉強会
  • [Presentation] ミトコンドリア移行配列由来の新しい好中球活性化ペプチド、mitocryptide-3に対する受容体分子の同定2017

    • Author(s)
      丸谷飛之、田村慎一朗、中島健太、西野弘大、森川弘樹、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第54回ペプチド討論会
  • [Presentation] チトクロームcオキシダーゼサブユニットIに由来するN-ホルミルペプチドの存在ならびに分子形態の検討2017

    • Author(s)
      清水稔弘、服部竜弥、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第54回ペプチド討論会
  • [Presentation] マイトクリプタイド-1: 特異的中和抗体を用いた病態生理学的役割の検討2017

    • Author(s)
      森川広樹、服部竜弥、高室義人、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第54回ペプチド討論会
  • [Presentation] マイトクリプタイド-2: ホルミルペプチド受容体1ならびにそのホモローグであるホルミルペプチド受容体2のリガンド認識機構2017

    • Author(s)
      西野弘大、丸谷飛之、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第54回ペプチド討論会
  • [Presentation] ミトコンドリア移行配列由来の新規好中球活性化ペプチド、mitocryptide-3の情報伝達機構の解析2017

    • Author(s)
      丸谷飛之、田村慎一朗、中島健太、西野弘大、森川弘樹、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会 (第90回日本生化学大会/第40回日本分子生物学会年会)
  • [Presentation] formyl peptide receptor 2のリガンド認識機構の解明2017

    • Author(s)
      西野弘大、丸谷飛之、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会 (第90回日本生化学大会/第40回日本分子生物学会年会)
  • [Presentation] マウスマイトクリプタイド-2に対する中和抗体の取得とそれを用いた生理機能解析2017

    • Author(s)
      山田武慶、服部竜弥、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会 (第90回日本生化学大会/第40回日本分子生物学会年会)
  • [Presentation] マイトクリプタイド-3:ミトコンドリア移行配列に由来する新規好中球活性化ペプチドの生体機能の解析2017

    • Author(s)
      森川広樹、服部竜弥、中島健太、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会 (第90回日本生化学大会/第40回日本分子生物学会年会)
  • [Presentation] マイトクリプタイド-3に対する受容体のリガンド認識機構の解明を目指した構造活性相関2017

    • Author(s)
      田村慎一朗、中島健太、丸谷飛之、西野弘大、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会 (第90回日本生化学大会/第40回日本分子生物学会年会)
  • [Presentation] マイトクリプタイド-1: 特異的中和抗体を用いた病態生理学的機能の解析2017

    • Author(s)
      森川広樹、服部竜弥、高室義人、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第34回関西地区ペプチドセミナー
  • [Presentation] マイトクリプタイド-2: formyl-peptide receptor 1およびそのホモローグ、formyl-peptide receptor 2のリガンド認識機構2017

    • Author(s)
      西野弘大、丸谷飛之、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第34回関西地区ペプチドセミナー
  • [Presentation] マイトクリプタイド-3に対する受容体のリガンド認識機構の解明を目指した構造活性相関の検討2017

    • Author(s)
      田村慎一朗、中島健太、丸谷飛之、西野弘大、服部竜弥、木曽良明、向井秀仁
    • Organizer
      第34回関西地区ペプチドセミナー

URL: 

Published: 2018-12-17  

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