2022 Fiscal Year Research-status Report
Targeting integrin signaling for the treatment of COVID-19
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22K06910
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
島岡 要 三重大学, 医学系研究科, 教授 (40281133)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川本 英嗣 三重大学, 医学部附属病院, 講師 (20577415)
朴 恩正 三重大学, 医学系研究科, 准教授 (20644587)
高娃 阿栄 三重大学, 医学系研究科, 助教 (50643805)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 新型コロナウイルス / スパイクタンパク質 / ORF7a / インテグリン / FAKリン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、肺上皮細胞の表面分子であるベター1インテグリンが新型コロナウイルスのスパイク１（S1）タンパク質と結合することを発見し、インテグリンがウイルスの細胞侵入にACE2と協調して感染を促す可能性を提示してきた。また、このS1の結合は、上皮系細胞だけでなく、免疫系細胞においても、インテグリンが関わることを明らかにした。一般的に、自らのリガンド結合時にインテグリンの細胞内シグナル伝達経路の活性化においてフォーカル・アドへジョン・キナーゼ（Focal Adhesion Kinase; FAK）のリン酸化がその中心的な役割を果たす。本研究課題では、新型コロナウイルスのS1タンパク質が、インテグリン結合を通じてFAKリン酸化を引き起こすことを、自然免疫系の単球・マクロファージであるTHP1細胞を用いて検討した。まず、THP1細胞が、ベター1インテグリンとベター2インテグリンを同時に発現することを確認し、新型コロナウイルスのタンパク質のインテグリンへの結合可能性を仮説として検討する。本研究で使用したタンパク質は、新型コロナウイルスのS1タンパク質（Sino Biological社製）にヒト・イムノグロブリン（Ig）G1のFc部分が融合発現された組み換え型タンパク質であり、S1タンパク質をTHP1細胞に処理した。その結果、FAKのリン酸化が誘導することが分かった。その次に、ベター1もしくはベター2インテグリン抗体を前処理してから、S1タンパク質を処理しFAKリン酸化の分析を試みた。その結果、ベター2インテグリンを阻害した場合、FAKリン酸化が有意に抑制されることが分かった。したがって、新型コロナウイルスのS1タンパク質はが、自然免疫系細胞のTHP1のベター2インテグリンへの結合を介して細胞内シグナルの伝達経路の活性化を誘導することが示された。
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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
私たちは、本研究課題で、1）マクロファージ（THP1）がベター1インテグリンに結合することを明らかにしており、2）このTHP1細胞がベター1とベター2インテグリンの双方を同時に発現していること、3）ベター2インテグリンの前処理によりFAKというインテグリンシグナルに重要なアダプターキナーゼのリン酸化つまり活性化が阻害されたことを、確認した。この結果より、S1はTHP1細胞のベター1とベター2インテグリンの双方に結合出来るが、FAKリン酸化においてはベター2インテグリンへの依存性がより高いと予測された。さらに、新型コロナウイルスのアクセサリータンパク質の1種であるOpen Reading Frame 7a（ORF7a）のFc融合の組み換え型タンパク質（R&D社製）とTHP1細胞を用いてインテグリンへの結合可能性を検討中にある。ORF7aはベター2インテグリン（LFA-1やMac-1）の主要リガンドICAM-1と構造的に強い相同性を持ち、シミュレーションによりベター2インテグリンと結合する可能性があると予測される。ORF7aがベター2インテグリンに結合し、マクロファージの機能変動にどのような影響を与えるのかを明らかにすることは、病態形成を考える上で非常に重要である。したがって、本研究課題で得た結果は、新型コロナウイルスのS1タンパク質とORF7aタンパク質が、インテグリンを介してマクロファージの免疫反応をいかに変化するかの解明に向けての科学的根拠としての可能性を提供した面で有意義な進展であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究において、S1タンパク質とORF7aタンパク質が、インテグリンへの結合を検証した後、S1とORF7aのインテグリンを介して誘導されるシグナルを研究する。インテグリンは複数のシグナル経路を活性化しており、特に、ベター1とベター2インテグリンを介してFAKとかSpleen Tyrosine Kinase (SyK)の活性化に焦点を当てて検討する予定である。例えば、FAK活性化はNF-kBやMAPKの活性化し、主として細胞の活性化を促進する影響を与える。SyKの活性化はSTAT1やITAMを経由した活性化シグナルにつながる一方、MyD88を経由したTLRのシグナル抑制経路が存在する。このようにS1やORF7aのインテグリン結合によりFAK活性化シグナルとSyK活性化/抑制性シグナルという、2つのシグナルのクロストークがマクロファージ機能に与える影響を検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
分子生物学的分析（ウェスタンブロット、ELISA、フローサイトメトリーなど）を行うために必要な一部の消耗品について、必要な量を研究室でまとめて購入する方法で実施した結果、当初計画より経費を節約することができたため、未使用額が発生した。本研究課題の遂行におけるこの分子生物学的分析は次年度にも行う予定であるので、発生した差引額については、次年度にこの分子生物学実験に必要なスパイクタンパク、抗体などの消耗品の購入に使用する予定である。
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Research Products
(16 results)
