T細胞皮質下アクチンの形成分子機構及びTCRシグナルにおける役割の解明

• 研究課題/領域番号: 20K07287
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分48030:薬理学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: Thumkeo Dean 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40372594)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: T細胞 / アクチン / formin / 皮質下 / T細胞受容体シグナル

研究開始時の研究の概要

本研究は３年間で遂行するプロジェクトとして計画している。具体的には、①超解像度顕微鏡によるイメージングで、平常状態のT細胞の皮質下アクチン繊維のナノスケール構築を明らかにする。②アクチン重合因子formin及びArp2/3の長期間阻害実験を行い、F-actinのNSTORM イメージングと組み合わせることにより、formin依存的皮質下アクチン繊維とArp2/3依存的皮質下アクチン繊維を同定し、その相違点を明らかにする。③TCRシグナルにおけるformin依存的皮質下のアクチン繊維とArp2/3依存的皮質下アクチン繊維の役割を明らかにし、それぞれの分子制御メカニズムを解明する。

研究成果の概要

本研究ではforminタンパクが免疫シナプスにおいて、アクチンの再編成を介してTCRシグナルに促進的に働 くことを明らかにしてきた(Thumkeo et al., Science Advances, 2020).さらに、生理活性リン脂質LPA が抗原刺激依存的なformin分子mDia1の局在と活性化を阻害し、アクチン細胞骨格の構造に異常をきたすことを報告した(Kremer, Buser, Thumkeo et al., PNAS 2022).また、F -actinの超解像度ライブイメージングを行い、formin阻害剤に加えて、Arp2/3 阻害剤を加えた時の構造変化についても観察を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はCD8 T細胞のTCRシグナル伝達にformin familyアクチン重合因子mDiaが重要であることを見出した。さらに、生理活性リン脂質LPAが抗原刺激依存的なmDiaの活性化と局在を阻害することを明らかにした。また、forminに加えて、Arp2/3 family重合因子も不可欠であるという所見を見出しており、これらの知見を統合させることにより、さらにTCRシグナル伝達の理解を深めることができると考えている。これまで、TCRシグナル伝達に関わる分子は免疫抑制剤など自己免疫疾患などの薬物の標的になっており、今後本研究で得られた知見の臨床応用が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] コロラド大学(米国)
• [国際共同研究] マヒドン大学(タイ)
• [国際共同研究] コロラド大学(米国)
• [雑誌論文] An optimized protocol to identify keratinocyte subpopulations in vitro by single-cell RNA sequencing analysis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Siriwach R, Ngo AQ, Narumiya S, Thumkeo D.
  • 雑誌名: STAR Protoc. 巻: 3(4) 号: 4 ページ: 101906-101906
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101906
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PGE2-EP2/EP4 signaling elicits immunosuppression by driving the mregDC-Treg axis in inflammatory tumor microenvironment. (2022)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo D, Punyawatthananukool S, Prasongtanakij S, Matsuura R, Arima K, Nie H, Yamamoto R, Aoyama N, Hamaguchi H, Sugahara S, Takeda S, Charoensawan V, Tanaka A, Sakaguchi S, Narumiya S.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39(10) 号: 10 ページ: 110914-110914
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110914
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] LPA suppresses T cell function by altering the cytoskeleton and disrupting immune synapse formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kremer Kimberly N.、Buser Alan、Thumkeo Dean、Narumiya Shuh、Jacobelli Jordan、Pelanda Roberta、Torres Raul M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 号: 15
  • DOI: 10.1073/pnas.2118816119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-cell RNA sequencing identifies a migratory keratinocyte subpopulation expressing THBS1 in epidermal wound healing (2022)
  • 著者名/発表者名: Siriwach Ratklao、Ngo Anh Quynh、Higuchi Makio、Arima Kentaro、Sakamoto Satoko、Watanabe Akira、Narumiya Shuh、Thumkeo Dean
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 4 ページ: 104130-104130
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DIAPH1 mutations in sporadic moyamoya disease implicate impaired vascular cell actin remodeling in disease pathogenesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kundishora AJ, Peters S, Pinard A, Duran D, Panchagnula S, Barak T, Miyagishima DF, Dong W, Dunbar A, Smith H, Ocken J, Nelson-Williams C, Haider S, Walker RL, Li B, Zhao H, Thumkeo D,その他29名
  • 雑誌名: JAMA Neurology 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Opening the door to better aspirin (2021)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo D, Narumiya S
  • 雑誌名: Structure 巻: 29 号: 3 ページ: 200-202
  • DOI: 10.1016/j.str.2021.02.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Disruption of actin dynamics regulated by Rho effector mDia1 attenuates pressure overload-induced cardiac hypertrophic responses and exacerbates dysfunction (2020)
  • 著者名/発表者名: Abe Ichitaro、Terabayashi Takeshi、Hanada Katsuhiro、Kondo Hidekazu、Teshima Yasushi、Ishii Yumi、Miyoshi Miho、Kira Shintaro、Saito Shotaro、Tsuchimochi Hirotsugu、Shirai Mikiyasu、Yufu Kunio、Arakane Motoki、Daa Tsutomu、Thumkeo Dean、Narumiya Shuh、Takahashi Naohiko、Ishizaki Toshimasa
  • 雑誌名: Cardiovascular Research 巻: 117 号: 4 ページ: 1103-1117
  • DOI: 10.1093/cvr/cvaa206
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DAAM2 variants cause nephrotic syndrome via actin dysregulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Schneider R, Deutsch K, Hoeprich GJ, Marquez J, Hermle T, Braun DA, Seltzsam S, Kitzler TM, Mao Y, Buerger F, Majmundar AJ, Onuchic-Whitford AC, Kolvenbach CM, Schierbaum L, Schneider S, Halawi AA, Nakayama M, Mann N, Connaughton DM, Klambt V, Wagner M, Riedhammer KM, Renders L, Katsura Y, Thumkeo D, その他8名
  • 雑誌名: American Journal of Human Genetics 巻: 107 号: 6 ページ: 1113-1128
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2020.11.008
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Open up the next generation pharmacology with scRNA-seq technology ~elucidation of the role of PGE2-EP2/4 pathway in cancer immunity as an example~ (2022)
  • 著者名/発表者名: Dean Thumkeo
  • 学会等名: The 24th Japan-Korea Joint Seminar on Pharmacology, Yokohama, Japan (Symposium)
  • 国際学会
• [学会発表] Inhibition of PGE2-EP2/EP4 signaling elicits anti-tumor immunity through the suppression of mregDC-Treg axis in inflammatory tumor microenvironment (2022)
  • 著者名/発表者名: Dean Thumkeo, Siwakorn Punyawatthananukool, Shuh Narumiya
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会, 横浜、 シンポジウム
• [学会発表] Activation of regulatory T cells through PGE2-EP4 signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryuma Matsuura, Dean Thumkeo, Shuh Narumiya
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会, 横浜、 口頭発表
• [学会発表] Elucidation of the role of PGE2-EP2/4 pathway in cancer immunity utilizing scRNA-seq technology (2022)
  • 著者名/発表者名: Dean Thumkeo, Siwakorn Punyawatthananukool, Varodom Charoensawan, Shuh Narumiya
  • 学会等名: The Human Cell Atlas 2022 Asia meeting, Bangkok, Thailand, Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 制御性T細胞に対するプロスタグランジンE2 の作用および分子制御機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松浦 竜真、Thumkeo Dean、成宮 周
  • 学会等名: 第140回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] PGE2-EP2/EP4 signaling mediates immunosuppression in tumor microenvironment through the facilitation of mregDC-Treg axis (2021)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo Dean, 成宮 周
  • 学会等名: 第50回日本免疫学会総会
• [学会発表] Single cell RNA sequencing identifies a novel LPA-induced THBS1-positive keratinocyte subpopulation that is involved in wound healing (2020)
  • 著者名/発表者名: Anh Quynh Ngo, Ratklao Siriwach, Dean Thumkeo, Shuh Narumiya
  • 学会等名: 第138回日本薬理学会近畿支部会
• [学会発表] New compounds for atopic dermatitis promote selective AHR-induced Filaggrin transcription in NHEK cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Makio Higuchi, Dean Thumkeo, Shuh Narumiya
  • 学会等名: 第137回日本薬理学会近畿支部会
• [学会発表] Molecular mechanism of the formin proteins, mDia1/3, in TCR signaling (2020)
  • 著者名/発表者名: Dean Thumkeo
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会
• [備考] 京都大学創薬医学講座メンバー
  • URL: http://www.mic.med.kyoto-u.ac.jp/dddm/members/thumkeo.html