TCR-pMHC結合エネルギーの精密計算に基づく胸腺内T細胞選択の原理の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25330349
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 鶴井 博理 順天堂大学, 医学部, 助教 (40217386)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: TCR-pMHC / molecular dynamics / MM-PB(GB)SA / GPGPU / AMBER / binding energy / education in thymus

Research Abstract

（１）MDおよびMMPBSAに関する種々のパラメータの検討の結果、MMPBSAによるT細胞レセプター・ｐMHC間結合自由エネルギーの計算に現実的な精度および再現性が得られる見通しを得た。ようやく、MHCに提示されるペプチドの系統的な配列の変化に対する結合エネルギーの変化の計算を進める前提が満たされた。
（２）MHC結合ペプチド上に系統的なミューテーションを入れたTCR-ｐMHC複合体の3次元モデリングをホモロジーモデリングに基づき効率的に行う手法を確立し、実際に総計数百に及ぶモデルを生成した。この手法の確立により、被提示ペプチドに系統的ミューテーションを入れた複合体のMD計算を直ちに行うことができるようになった。
（３）ゲノム上のT細胞レセプターの各セグメントに対する配列に基づき、T細胞レセプター配列を構成するところまでほぼ、こぎつけた。
（４）Miyazawa-Jerniga matrix およびstring model に基づく結合エネルギー予測に関するcharacterizationを進め、国際免疫学会、日本免疫学会で報告した。
H25年度の計画は（１）、（２）、および実際のミューテーションを含んだ総計数百に及ぶ複合体のエネルギー計算を行うことであったが、その計算を実際に行うにはいたっていない。これは、（１）に予想以上の時間を要してしまったことが理由である。一方、26年度目標の一部を先取りして行うことができたこと、従来から行っていたMiyazawa-Jernigan matrixによるエネルギー評価法に関して報告し得たことはある程度評価に値すると考える。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

十分な計算精度・再現性を得るための条件検討がかなり膨大となったため予想より時間がかかってしまった。一方、系統的な被提示ペプチド上のミューテーションの生成および複合体の３Dモデリングは予想以上に順調に進んだ。マウスゲノム配列より、実際の生体内での反応を擬してT細胞レセプターを再構成する手法は比較的順調に進んだ。

Strategy for Future Research Activity

現実的な計算精度・再現性が得られることがわかったこと、系統的なミューテーションを導入したTCR-pMHC複合体の３Dモデルができたことから、実際にこれらの複合体に対する本計算（productive run）を行う。

Research Products

• [Journal Article] TNFa but not IL-17 is critical in the pathogenesis of rheumatoid arthritis spontaneously occurring in a unique FcgRIIB-deficient mouse model. (2014)
  • Author(s): Okazaki H, Lin Q, Nishikawa K, Ohtsuji N, Tsurui H, Ohtsuji M, Amano H, Tada N, Sudo K, Nishimura H, Shirai T, and Hirose S.
  • Journal Title: Mod. Rheumatol. Volume: - Pages: 印刷中
  • DOI: 10.3109/14397595
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenotype conversion from rheumatoid arthritis to systemic lupus erythematosus by introduction of Yaa mutation into FcγRIIB-deficient C57BL/6 mice. (2013)
  • Author(s): Kawano S, Lin Q, Amano H, Kaneko T, Nishikawa K, Tsurui H, Tada N, Nishimura H, Takai T, Shirai T, Takasaki Y and Hirose S.
  • Journal Title: Eur. J. Immunol. Volume: 43 Pages: 770-778
  • DOI: 10.1002/eji.201243057
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exhaustive Characterization of TCR–pMHC Binding Energy Estimated by (2013)
  • Author(s): Tsurui H, Takahashi T, Matsuda Y, Lin Q, Sato-Hayashizaki A, Hirose S
  • Journal Title: General Medicine: Open access Volume: 2 Pages: 1-7
  • DOI: 10.4172/2327-5146.1000126
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Thorough characterization of TCR-pMHC binding free energy estimated by string model and Miyazawa-Jernigan matrix (III). (2013)
  • Author(s): TSURUI Hiromichi, HIROSE Sachiko.
  • Organizer: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] Blockade of TNFa, but not IL-17, ameliorates spontaneously occurring autoimmune arthritis in FcgRIIB-deficient mice. (2013)
  • Author(s): OKAZAKI Hideki, LIN Qingshun, NISHIKAWA Keiko, TSURUI Hiromichi, OHTSUJI Mareki, NISHIMURA Hiroyuki, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko.
  • Organizer: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] B cell specific deficiency of FcgRIIB results in high levels of autoantibodies without severe lupus nephritis in C57BL/6.Yaa mice. (2013)
  • Author(s): LIN Qingshun, NISHIKAWA Keiko, TSURUI Hiromichi, OKAZAKI Hideki, OHTSUJI Mareki, NISHIMURA Hiroyuki, AMANO Hirofumi, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko.
  • Organizer: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] Peripheral tolerance of antigen-specific Th cells induced with polyethylene glycol-conjugate of protein antigen. (2013)
  • Author(s): OBATA Masaomi, OHTSUJI Mareki, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko, NISHIMURA Hiroyuki.
  • Organizer: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Phenotype conversion from rheumatoid arthritis to systemic lupus erythematosus by introduction of Yaa mutation into FcgRIIB-deficient C57BL/6 mice. (2013)
  • Author(s): Sachiko Hirose, Shinya Kawano, Qingshun Lin, Hirofumi Amano, Toshiyuki Kaneko, Keiko Nishikawa, Hiromichi Tsurui, Hiroyuki Nishimura, Toshikazu Shirai.
  • Organizer: 14th International Congress of Immunology,
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 20130822-20130827
• [Presentation] Characterization of TCR-pMHC interaction based on string model and Miyazawa-Jernigan matrIX (2013)
  • Author(s): Hiromichi Tsurui, Sachiko Hirose. "
  • Organizer: 14th International Congress of Immunology,
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 20130822-20130827
• [Presentation] A novel locus of B6 mice on chromosome 12 plays a role in common process shared by SLE, RA, and Sjögren syndrome. (2013)
  • Author(s): Toshiyuki Kaneko, Hirofumi Amano, Mareki Ohtsuji, Keiko Nishikawa, Shinya Kawano, Naomi Ohtsuji, Qingshun Lin, Hideki Okazaki, Hiromichi Tsurui, Hiroyuki Nishimura, Toshikazu Shirai, Yoshinori Takasaki, and Sachiko Hirose.
  • Organizer: 5th East Asian Group of Rheumatology
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
  • Year and Date: 20130531-20130601