A novel functional antigen receptor TMD module identified as an SLE-associating SNP-related structure

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08384
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 本田 善一郎 お茶の水女子大学, 保健管理センター, 教授 (70238814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 浩章 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (40245064) ; 由良 敬 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (50252226) ; 市 育代 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 講師 (50403316) ; 河野 肇 帝京大学, 医学部, 教授 (60585074)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: Fc受容体 / 膜貫通ドメイン / 自己免疫疾患 / 免疫創薬標的 / シグナル伝達 / 遺伝子多型

Outline of Annual Research Achievements

IgG Fc受容体（FcgR）は細胞外ドメイン（ECD）に結合するIgGが抗原によって架橋されると細胞内ドメイン（ICD）に存在するチロシン含有モチーフ（活性化モチーフ:ITAM, 抑制性モチーフ:ITIM）がリン酸化され、細胞内に活性化、あるいは抑制シグナルを伝達する。我々は唯一の抑制性FcgRであるFcgRIIBの膜貫通部位（TMD）に見出されたヒト全身性エリテマトーデス発症を促進する多型、FcgRIIB I232Tが免疫抑制機能減弱型変異であることを示し、TMDにシグナル伝達を支配する積極的な役割があることを示した。さらに、FcgRIIBのペア型活性化受容体であるFcgRIIAのTMD機能を系統的Cys導入、構造計算、マウス関節炎モデルを用いて解析し、ペア型受容体間で保存される（小アミノ酸を同一表面に配置する）GASrightモチーフを介してFcgRIIAが部位特異的に会合し、免疫細胞の活性化を誘導することを見出した。FcgRIIB I232T多型分子ではこのGASrightモチーフを介してTMDが常時2量体化しており、抑制減弱を説明する可能性がある。さらに、多くの免疫受容体の活性化、抑制においても、TMD相互作用は必須のメカニズムである可能性がある。
ヒト多型機能をマウスで再現するために、マウスFcgRIIB TMDの相同部位にI/T変異を導入し、抑制機能減弱、常時二量体化の性質が細胞レベルで再現することを確認し、ゲノム編集の手法でモデルマウスを作成している。TMD多二量体と抑制機能減弱（免疫活性化）のメカニズムを解析し、免疫創薬を原子レベルでの考察する予定である。
TMD構造特性から、MS4A2（FceRIb）を選択し、TMD相互作用部位を第一膜貫通部位GASright様モチーフにMapした。現在、相互作用残基の絞り込み、生理学的検証を細胞レベルで進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ヒトFcgRIIB I232T多型の細胞学的性質がマウス受容体のI/T変異で再現されることを確認し、継代可能な自己免疫疾患マウスモデルを作成している。TMD相互作用と免疫抑制シグナルの関連を考察するための良いモデルとなり、治療モデルとしても有用である。
MS4A2（FceRI b鎖）がTMD相互作用を起こすことを見出し、責任部位を第一TMDにマップした。同構造はCD20 B細胞受容体分子（MS4A1）を始めMS4ファミリーに保存されており、MS4をサブユニットとする受容体ファミリーの活性化に共通する分子メカニズムである可能性がある。現在、MS4A2の会合構造の詳細、FceRIアレルギー機能との関連を細胞レベルで検証している。
免疫シグナルにおけるTMD相互作用の重要性、創薬標的となる責任モチーフを提示できる可能性がある、

Strategy for Future Research Activity

マウスFcgRIIB I/T変異モデルを作成し、生体免疫能を比較検証するとともに、TMD恒常的2量体化による免疫抑制機能減弱（免疫活性化増強）のメカニズムを分子シグナルレベルで解析する。BCRなど活性化受容体とのTMD会合が阻害される可能性、2量体化したマウスFcgRIIBが安定化し、IgGを会する細胞障害作用（ADCC）のスキャフォールドとして作用する可能性など、複数の可能性が考えられ、仮説検証を行う。
MS4A2（FceRI b鎖）のTMD相互作用部位を第一TMDにMapした。詳細に相互作用部位を決定し、2量体形成を構造計算により決定するとともに、TMD 相互作用のシグナル伝達における意義をin vitro、及び生体レベルで検証する。相互作用部位はアレルギー性疾患治療の標的部位となりうる、MS4A1（B細胞受容体CD20）を始め、中枢神経作用、認知症に関連する多くのMS4Aファミリー分子でTMD相互作用部位は保存されている。2量体形成を介する受容体活化、2量体形成阻害をメカニズムとする低分子創薬を提唱し、構造的な知見を蓄積する。DAP10, DAP12など、TMD 相互作用構造が推定される受容体を対象に、さらに検索を進める。

Causes of Carryover

Western Blotting, Blue Native gel 電気泳動を導入する際に有効な試薬を選定する上で誤差が生じ、一部の試薬を次年度持ち越しとして購入することとなった。次年度は上記を目的とする試薬購入に、次年度使用額を当て、有効に利用する。