Ｔ細胞活性化制御の時空間的構造的解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24229004
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 斉藤 隆 独立行政法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, グループディレクター (50205655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多根 彰子 (橋本 彰子) 独立行政法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, 研究員 (10415226)
• Project Period (FY): 2012-05-31 – 2017-03-31
• Keywords: 抗原認識 / シグナル伝達 / T細胞活性化 / 免疫シナプス / イメージング解析

Research Abstract

1. T細胞抗原受容体複合体の構造解析：TCR-CD3複合体の構造解析のために、複合体の全ての分子(TCRα, β, CD3γ, δ, ε, ζ)の膜領域を含むリコンビナント蛋白を無細胞合成系で作製できたので、4種類のダイマー(TCRαβ, CD3γε, δε, ζζ)の形成と精製を試み、CD3ζ鎖ダイマーの精製に成功した。この効率を高め、他のダイマー形成・精製への条件化の検討を進める。
2. TCRミクロクラスター(MC)の活性化シグナル：TCR下流のシグナル制御をMCとの関連で調べ、Ras-MAPK活性化経路の２つのGEF, SosとRasGRP１の動態を解析し、共に活性化に伴って免疫シナプスに集合するものの、SosはTCRと同じ挙動をするが、RasGRP1はTCRとは異なるユニークな網状なクラスターを形成した。RasGRP1のクラスター形成によるRas活性化の機能を更に解析する。
3.自然免疫系シグナルによるT細胞活性化制御：TLR3,9のリガンドpoly(IC)、CpGによってT細胞が副刺激を受けることを見出したが、これはTLR/MyD88/IRAKは不必要であることが判明した。T細胞の活性化には、CpGだけでなく 通常のDNA, RNAが抗菌ペプチドLL37やヒストンと凝集の形を作れば　T細胞活性化の活性があることも判明した。T細胞でのDNA認識・活性化にいたるセンサーは、自然免疫系知られる全てのセンサーとは異なることが種々のセンサー・アダプターの欠損マウスを用いた解析から明らかになった。更に、DNAによるT細胞の刺激は、ナイーブT細胞を炎症性T細胞 Th2に強く誘導することが判明した。死細胞由来のDNAがT細胞のTh2への分化を制御していることがわかり、生体内での感染・炎症で炎症性T細胞の産生に関与すると思われた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

TCRミクロクラスターを介する制御系では、下流シグナルとの関連を解析でき、Ras-MAPK活性化経路で関係が明らかで無い２つのGEFによる制御について、SosとRasGRP1がことなり、特にRasGRP1がユニークな活性化クラスターを形成することがわかった。また、自然免疫シグナルによる制御に関して、自然免疫だけと思っていたDNAなど核酸がT細胞を直接活性化することを示し、その機能として 炎症性Th2細胞を分化させることが判明した。
T細胞抗原受容体複合体の構造解析は、もっとも困難な課題であり、進行が遅れる可能性が大きいが、全ての分子鎖の全長蛋白の合成に成功し、ζ鎖ダイマーの精製にも成功して進展している。

Strategy for Future Research Activity

T細胞抗原受容体複合体の構造解析は、複合体全体の解析は即の課題でないので、まずCD3ζ単独およびそのダイマーの大量精製を進め、まず構造解析に進める。TCRミクロクラスターのシグナル解析では、Ras活性化にいたるRasGRP1クラスターに代表化されるシグナル伝達のコンパートメンの解析、ユビキチン化を中心にした蛋白分解による負の制御の解析、を進めることで、 TCR-MCシグナルのspatialな制御と正負の制御を解明する。自己反応性T細胞のシグナル制御についても、NFATの核内移行が活性化の指標になることがわかり、シグナル解析が可能であると思われる。また、　カメレオンプローブによるin vivo T細胞活性化の解析はまだ滞っているが、活性化の指標としての新たなプローブへの変換で改良できる思われ、全体としては順調な進展が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Transport of misfolded endoplasmic reticulum proteins to the cell surface by MHC class II molecules (2013)
  • Author(s): Jiang, Y., Arase, N., Kohyama, M., Hirayasu, K., Suenaga, T., Jin H., Matsumoto, M., Shida, K., Lanier, L.L., Saito, T., Arase, H.
  • Journal Title: Int. Immunol. Volume: 25 Pages: 235-246
  • DOI: 10.1093/intimm/dxs155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identificiation of distinct ligands for Mincle and Dectin-2 in the pathogenic fungus Malassezia (2013)
  • Author(s): Ishikawa, T., Itoh, F., Yoshida, S., Saijo, S., Matsuzawa, T., Gonoi, T., Saito, T., Okawa, Y., Shibata, N., Miyamoto, T., Yamasaki, S.
  • Journal Title: Cell Host & Microbe. Volume: 13 Pages: 477-488
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.03.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of self-recognizing regulatory T cells from conventional T cells by controlling CTLA-4 and IL-2 expression (2013)
  • Author(s): Yamaguchi, T., Kishi, A., Osaki, M., Morikawa, H., Prieto-Martin, P., Wing, K., Saito, T., Sakaguchi, S.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Volume: 110 Pages: E2116-E2125
  • DOI: 10.1073/pnas.1307185110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bach2 maintains T cells in a naive state by suppressing effector memory-related genes (2013)
  • Author(s): Tsukumo, S-I., Unno, M., Muto, A., Takeuchi, A., Kometani, K., Kurosaki, T., Igarashi, K., Saito, T.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Volume: 110 Pages: 10735-10740
  • DOI: 10.1073/pnas.1306691110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double-stranded RNA of small intestinal commensal but not pathogenic bacteria triggers TLR3-mediated IFNβ production by dendritic cells (2013)
  • Author(s): Kawashima, T., Kosaka, A., Yan, H., Zijin, G., Uchiyama, R., Fukui, R., Kaneko, D., Kumagai, Y., You, D-J., Carreras, J., Uematsu, S., Jan, M.H., Takeuchi, O., Kaisho, T., Akira, S., Miyake, K., Tsutsui, H., Saito, T., Nishimura, I., Tsuji, N.M.
  • Journal Title: Immunity. Volume: 38 Pages: 1187-1197
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2013.02.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The lymphoid lineage-specific actin-uncapping protein Rltpr is essential for costimulation via CD28 and the development of regulatory T cells (2013)
  • Author(s): Liang, Y., Cucchetti, M., Roncagalli, R., Yokosuka, T., Malzac, A., Bertosio, E., Imbert, J., Nijman, I.J., Suchanek, M., Saito, T., Wulfing, C., Malissen, B., Malissen, M.
  • Journal Title: Nat. Immunol. Volume: 14 Pages: 858-866
  • DOI: 10.1038/ni.2634
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Rheumatoid factor binding to IgG heavy chain presented on HLA-DR is associated with Rheumatoid Arthritis susceptibility (2013)
  • Author(s): Jin H., Arase N., Kohyama M., Saito F., Hirayasu K., Matsumoto M., Shida K., Suenaga T., Saito T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131213-20131213
• [Presentation] Arp2/3 complex-mediated actin-nucleation supports T cell receptor microcluster (2013)
  • Author(s): Hashimoto-Tane, A., Yokosuka, T., Saito, T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131212-20131212
• [Presentation] CRTAM+CD4+T cells represent a lineage of CD4+ cells with CTL function (2013)
  • Author(s): Takeuchi A., Saito, T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131212-20131212
• [Presentation] Double-stranded RNA of intestinal commensal but not pathogenic bacteria triggers production of protective IFN-β (2013)
  • Author(s): Kawashima T., Yan H., Guo Z., Carreras J., Uchiyama R., Fukui R., Kaisho T., Akira S., Miyake K., Tsutsui H., Saito T., Tsuji N.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131212-20131212
• [Presentation] Evidence for distinct TCR signaling towards maintenance and activation of peripheral T cells (2013)
  • Author(s): Shiokawa M., Ishikawa E., Ogata M., Saito T., Yamasaki S.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131212-20131212
• [Presentation] Distinct signalosome formation by two Ras-GEFs to activate the Ras-MAPK pathway in T cell signaling (2013)
  • Author(s): Yokosuka, T., Hashimoto-Tane, A., Saito, T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Innate adaptor molecule, IPS-1 is involved in regulating production of IL-17 and IL-22 from Th17 cells (2013)
  • Author(s): Onishi R., Takeuchi A., Kong MS., Imanishi T., Kawai T., Akira S., Saito T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Direct recognition of nucleic acids by T cells initiates Th2 cell differentiation (2013)
  • Author(s): Imanishi, T., Akira, S., Saito T.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Search for downstream targets of Protein kinase D that is critical for T cell development (2013)
  • Author(s): Ishikawa E., Ohora M., Kurosaki T., Saito T., Yamasaki S.
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉）
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Nucleid acids sensing by T cells initiates Th2 cell differentiation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: Germany-Japan Immunology Seminar 2013
  • Place of Presentation: 日本平ホテル（静岡）
  • Year and Date: 20131207-20131207
  • Invited
• [Presentation] Dynamic regulation of T cell activation and co-stimlation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: 43rd Annual Scientific Meeting Australasian Society for Immunology (ASI ASM 2013)
  • Place of Presentation: Wellington, New Zealand
  • Year and Date: 20131202-20131202
  • Invited
• [Presentation] Dynamic regulation of T cell activation and co-sitmulation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: 4th International Symposium on Regulators of Adaptive Immunity
  • Place of Presentation: Erlangen, Germany
  • Year and Date: 20130928-20130928
  • Invited
• [Presentation] Double-stranded RNA of intestinal commensal but not pathogenic bacteria triggers production of protective IFN-β (2013)
  • Author(s): Tsuji N., Kawashima T., Yan H., Guo Z., Carreras J., Uchiyama R., Fukui R., Kaisho T., Akira S., Miyake K., Tsutsui H., Saito T.
  • Organizer: ICI 2013
  • Place of Presentation: Milano, Italy
  • Year and Date: 20130827-20130827
• [Presentation] Nucleic acid-mediated T cell activation through a novel sensing mechanism induces Th2 responses (2013)
  • Author(s): Imanishi T., Akira S., Saito T.
  • Organizer: ICI 2013
  • Place of Presentation: Milano, Italy
  • Year and Date: 20130826-20130826
• [Presentation] Basilic, a lymphoid-specific protein essential for CD28 costimulation and regulatory T cell development (2013)
  • Author(s): Malissen M., Yinming L., Cucchetti M., Roncagalli R., Yokosuka T., Saito T., Wuelfing C., Malissen B.
  • Organizer: ICI 2013
  • Place of Presentation: Milano, Italy
  • Year and Date: 20130826-20130826
• [Presentation] Molecular dynamics for T cell activation and costimulation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: Frontiers in Immunology Conference
  • Place of Presentation: ソラシティカンファレンス センター（東京）
  • Year and Date: 20130802-20130802
  • Invited
• [Presentation] 免疫応答の始まり -T細胞活性化のダイナミックな制御- (2013)
  • Author(s): 齊藤 隆
  • Organizer: 免疫サマースクール2013
  • Place of Presentation: ザ・ルイガンズ（博多）
  • Year and Date: 20130731-20130731
• [Presentation] Beta-glucan in diet induces IL-10-producing regulatory CD4+ T cells (Tr-1-like cells) in Peyer's patches and pretects mice from experimental colitis (2013)
  • Author(s): Yan H., Ohno N., Watanabe Y., Saito T., Guo Z., Takeuchi A., Tsuji N.
  • Organizer: Kyoto T Cell Conference
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
  • Year and Date: 20130607-20130607
• [Presentation] Direct activation of T cells by nucleic acids induces Th2 differentiation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: Kyoto T Cell Conference
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
  • Year and Date: 20130606-20130606
• [Presentation] Protein kinase D is a critical component for T cell development (2013)
  • Author(s): Ishikawa E., Saito T., Yamasaki S.
  • Organizer: Kyoto T Cell Conference
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
  • Year and Date: 20130605-20130605
• [Presentation] Evidence for distinct TCR signaling towards maintenance and activation of peripheral T cells (2013)
  • Author(s): Shiokawa M., Ishikawa E., Ogata M., Saito T., Yamasaki S.
  • Organizer: Kyoto T Cell Conference
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
  • Year and Date: 20130603-20130607
• [Presentation] Dynamic regulation and modulation of T cell activation (2013)
  • Author(s): Saito T.
  • Organizer: Immunology 2013, AAI Annual Meeting
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 20130504-20130504
  • Invited
• [Remarks] 炎症や自己免疫疾患に関わる遺伝子の機能を解明
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130611_1/