2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of molecular mechanism of mitochondrial damage and immune suppression induced by Mycobacterium tuberculosis
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20H03487
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
松崎 吾朗 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (30229455)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松永 哲郎 東北大学, 医学系研究科, 助教 (00723206)
松本 壮吉 新潟大学, 医歯学系, 教授 (30244073)
高江洲 義一 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (60403995)
梅村 正幸 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (90359985)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 結核菌 / 病原因子 / ミトコンドリア / IL-1β |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、結核菌の産生する感染防御分子IL-1β産生を抑制する病原因子、Zmp1の病原性の分子機構解明を目指す。申請者らは、Zmp1がミトコンドリア(Mit)電子伝達系複合体Iの構成分子であるGrim-19/Ndufa13（以降、Grim-19と標記）に結合することを見出しており、この所見を手掛かりとして、Zmp1のMitに対する影響を検討した。その結果、①BCGのZmp1欠損株（⊿Zmp1 BCG）をマクロファージ(Mf)に感染させると、野生株では抑制されていたNLRP3依存性IL-1β産生が回復した。②BCG感染MfのMit内にZmp1が検出され、Grim-19と共局在した。③CRISPR-Cas9システムで作成したGrim-19欠損マウスMf細胞株J774（Grim-19KO J774）ではNLRP3インフラマソーム活性化刺激への応答が消失した。④Grim-19KO J774あるいはZmp1遺伝子発現プラスミド導入細胞では、Mit膜電位の低下が認められ、これがNLRP3インフラマソーム活性化の阻害を引き起こすと考えられた。以上の結果から、Zmp1のIL-1β産生抑制機構は、Mit複合体Iの構成分子Grim-19への結合とMitの膜電位形成阻害に関連すると考えられた。この成果を、FASEB Journalに原著論文として公表した。さらにZmp1の第２の標的分子を同定し、それが炎症性サイトカイン遺伝子の発現制御に重要であることを見出し、その視点からの解析を進めるとともに、細胞内でZmp1の機能を阻害する小分子量抗体の作成およびその結核治療への応用の可能性について検討を進めている。
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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
結核菌由来病原因子Zmp1による免疫抑制機構について、ミトコンドリア電子伝達系の分子が標的であること、その分子がNLRP3に依存したIL-1β産生に必須であること、さらにZmp1がミトコンドリア膜電位を障害することを明らかにし、原著論文として公表した。また、このZmp1の機能を抑制する小分子量抗体の作成に成功し、その結核治療への応用の検討を開始するとともに、第２のZmp1の標的分子を同定し、その感染防御における機能の解析を進めている。以上の所見から、研究は順調に進んでいるものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
結核菌Zmp1による免疫抑制機構として、第２の標的分子との結合による免疫応答抑制の分子機構を解明するとともに、Zmp1の機能を抑制する小分子量抗体（ナノボディ）の応用の可能性について検討することにより、結核菌Zmp1による免疫抑制の分子機構の全体像を明確にするとともに、Zmp1抑制による結核治療の可能性について検討を進める。
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