2018 Fiscal Year Research-status Report
Bach2-IL-7経路によるTpath2分化とアレルギー性気道炎症制御の解明
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18K08409
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
桑原 誠 愛媛大学, 医学系研究科, 助教 (00568214)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Bach2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アレルギー性気道炎症の慢性化を引き起こす病原性Th２細胞（Tpath2）の分化・生存の維持には、IL-7やIL-33が必要であることは明らかになっているが、その詳細な分子機構は不明である。本申請研究では、転写抑制因子Bach2のTpath2分化における役割を解析し、Bach2によるTpath2分化調節を介した2型気道炎症の慢性化制御機構の全容解明を目的に研究を行う。初年度は、1)Bach2 によるIL-7受容体の発現制御、2)代謝リプログラミングを介した Tpath2 分化制御のメカニズムについて研究を行なった。
1)Bach2によるIL-7受容体発現制御機構の解明：クロマチン免疫沈降 (ChIP) シーケンス解析から、IL-7受容体(Il7ra)遺伝子座プロモーター領域にBach2が結合していることがわかった。また、Bach2欠損により、Il7ra遺伝子座のヒストンH3K27のアセチル化レベルが亢進していることも明らかになった。これらの結果から、Bach2はIl7ra遺伝子座に結合し、H3K27アセチル化修飾を抑制することで、IL-7Rの発現を抑制していることが示唆された。
2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明：IL-7処理したTh2細胞では、グルコーストランスポータ(Glut1)の発現が上昇し、解糖系が促進することがわかった。解糖系の阻害剤(2-DG)を用いた検討から、IL-7によるTpath2関連遺伝子座のヒストンアセチル化レベルが低下することで、Tpath2分化が抑制されることが明らかになった。これらの結果より、IL-7による解糖系の活性化により、解糖系の最終産物であるアセチル-CoAを基質としたヒストン（およびタンパク質）のアセチル化修飾が促進し、Tpath2分化が誘導されることが考えられた。
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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
初年度は1)Bach2 によるIL-7Rの発現制御、2)代謝リプログラミングを介した Tpath2 分化制御の解明研究を計画し、前途の通り、これらの解析をおおむね実施することができた。その結果、Bach2 は IL-7R の発現を抑制することで、Tpath2分化を阻害していることが明らかになった。また、IL-7が解糖系を促進し、ヒストンのアセチル化を制御することもわかり、代謝変動がエピゲノム状態を変化させることで、T 細胞が機能分化することも明らかになった。今後、これら研究課題1)および2)の未解決問題の解明に取り組む予定である。具体的には、Bach2によるIL-7Rの発現制御機構については、Bach2のパートナー分子の同定について検討する予定である。Bach2単独ではDNAに結合することができない。そのため、Bach2 はMafやBatfなどのパートナー分子と会合することが必要である。そこで、MafやBatfのIl7ra遺伝子座への結合につて検討する。また、IL-7による代謝リプログラミングとTpath2分化制御については、IL-7による細胞内代謝産物変化を質量分析法により解析したい。IL-7によりアセチル-CoAをはじめとした解糖系の代謝産物や、その他の代謝経路の代謝中間体の変動を明らかにする必要があると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明、抗原非特異的2型気道炎症モデルマウスの確立について取り組む予定である。
申請者は、ヘキソサミン生合成経路のTpath2分化における役割についても解析したいと考えている。ヘキソサミン生合成経路は解糖系の代謝中間体であるフルクトース-6-リン酸がグルタミンとアミノ基転移反応を起こし、UDP-GlcNAcを生成する経路である。UDP-GlcNAcはタンパク質のO-GlcNAc修飾に利用され、タンパク質の安定化に寄与する。申請者らは、グルタミン低濃度培地、アミノ基転移酵素阻害剤、O-GlcNAc修飾阻害剤によりTpath2分化が抑制されることを明らかにしている。これらの結果から、ヘキソサミン生合成経路もTpath2分化制御に関与している可能性が考えられ、この可能性を実証する予定である。現在、ヘキソサミン生合成経路の律速酵素GFAT1のT細胞特異的欠損マウスを作製中である。
一方、IL-7による解糖系の促進がTpath2分化に重要であることが明らかになった。そこで、解糖系代謝酵素の１つであるPgam1のT細胞特異的欠損マウスを用いて抗原非特異的2型気道炎症モデルマウスの確立を検討したいと考えている。また、T細胞特異的 Gfat1 欠損マウスについても同様の検討を行う予定である。T 細胞特異的 Pgam1 欠損マウスの樹立は完了している。
また、近年、PPARγが肺の免疫応答を制御するのに重要な分子であること、Tpath2 のマスター転写因子であることが考えられている。そこで、Bach2によるTpath2分化制御におけるPPARγの関与について検討する。具体的には、PPARγのアンタゴニストや、申請者らが新規に見出した PPARγ阻害剤を用いて、Bach2欠損によるTpath2分化亢進の抑制について検討する。
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