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自然免疫受容体TollとGyc76Cのリガンドアイソフォームの発現による免疫調節

研究課題

研究課題/領域番号 23K24021
補助金の研究課題番号 22H02758 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
研究機関東北大学

研究代表者

倉田 祥一朗  東北大学, 薬学研究科, 教授 (90221944)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード自然免疫 / ショウジョウバエ / NF-κB経路
研究開始時の研究の概要

近年自然免疫系が注目されている。その理由の一つに、自然免疫系が、病原体成分以外に、自己由来の内因性リガンドも認識することができ、関連が予想されることもなかった慢性炎症疾患、生活習慣病などの発症に深く関わることが明らかとなってきたことがある。その際、病原体成分では強い応答が一過的に誘導されるのに対して、内因性リガンドでは弱い応答が持続的に誘導されることで慢性炎症となる。本研究では、このような自然免疫応答の違いがどのようにして生じるのかを解明する。

研究実績の概要

本研究では、研究代表者が、新規自然免疫受容体による新たな免疫調節機構の存在を見出したため、この機構の解明を目的とする。NF-κB経路は、自然免疫を制御する中心的なシグナル伝達系である。研究代表者は、新たにショウジョウバエにおいて、NF-κB経路を制御する受容体Gyc76Cを同定した(iScience 2021)。さらに、NF-κB経路を制御している二つの受容体、Gyc76CとToll受容体は、それぞれ単独でNF-κB経路を活性化するが、両者が同時に活性化されると、はるかに強い応答が誘導されることを明らかにした。多数のアイソフォームが存在するSpz前駆体は、全て同様にToll受容体のリガンドである活性化型Spzを生じるが、Gyc76C の活性化に変わるSpz N末端に多様性を示す。本研究では、多数のアイソフォームを持つSpz前駆体が、二つの受容体を介して免疫応答を調節する、新規機構を解明する。
今年度は、個別のSpz前駆体アイソフォームのNF-κBシグナル活性化能を調べた。すなわち、内因性のSpzの影響を排除するために、内因性のSpz前駆体が切断されない変異体(Spzrm7変異体)において、個別のアイソフォームを単独で発現させ、感染時に活性化するModSPセリンプロテアーゼを発現することで、単独のSpz前駆体を切断し、Toll受容体のリガンドである活性化型Spzと、Gyc76CのリガンドであるSpz N末端を産生させた。そして、その際のNF-κBシグナルの活性化を、抗菌ペプチドDrosomycinの発現量として定量した。その結果、各々のSpz前駆体アイソフォームが、異なるNF-κBシグナル活性化能を示すことが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

強制的に感染シグナルを活性化した際の、個別のSpz前駆体アイソフォームのNF-κBシグナル活性化能を調べたところ、各々のSpz前駆体アイソフォームが、異なるNF-κBシグナル活性化能を示すことが明らかとなった。各々のSpz前駆体アイソフォームは、共通して、Toll受容体のリガンドである活性化型Spzを産生させるため、この結果は、当初の計画通り、多数のアイソフォームを持つSpz前駆体が、二つの受容体を介して免疫応答を調節していることを示唆しているため。

今後の研究の推進方策

これまでに、個別のSpz前駆体アイソフォームのNF-κBシグナル活性化能を調べている。すなわち、内因性のSpzの影響を排除するために、内因性のSpz前駆体が切断されない変異体(Spzrm7変異体)において、個別のアイソフォームを単独で発現させ、感染時に活性化するModSPセリンプロテアーゼを発現することで、単独のSpz前駆体を切断し、Toll受容体のリガンドである活性化型Spzと、Gyc76CのリガンドであるSpz N末端を産生させた。そして、その際のNF-κBシグナルの活性化を、抗菌ペプチドDrosomycinの発現量として定量した。この系では、ModSPセリンプロテアーゼを人為的に発現させており、強制的に感染シグナルを活性化した際の、個別のSpz前駆体アイソフォームのNF-κBシグナル活性化能を知ることができる。一方、通常の感染時には、研究代表者が同定したPGRP-LEなどの病原体認識タンパク質が、感染する病原体を認識し特定の感染シグナルを活性化する。そこで今後の研究方策として、感染シグナルの違いにより、個別のSpz前駆体アイソフォームのNF-κBシグナル活性化能に違いが生じるのかどうかを調べる。具体的には、Spzrm7変異体において、個別のアイソフォームを単独で発現させ、グラム陽性菌E.faecalis,真菌C.glabrata,グラム陰性菌Ecc15を、それぞれ感染させ、その際の抗菌ペプチド発現量を解析する。これにより、個別のSpz前駆体アイソフォームが、どのような種類の感染時に、Gyc76Cを介してNF-κBシグナルを正に制御するのか、負に制御するのかを明らかにできる。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Oral Administration of Lacticaseibacillus rhamnosus CRL1505 Modulates Lung Innate Immune Response against Klebsiella pneumoniae ST252023

    • 著者名/発表者名
      Dentice Maidana Stefania、Imamura Yoshiya、Elean Mariano、Albarracn Leonardo、Nishiyama Keita、Suda Yoshihito、Kurata Shoichiro、Jure Marangela、Kitazawa Haruki、Villena Julio
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 11 号: 5 ページ: 1148-1148

    • DOI

      10.3390/microorganisms11051148

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hypermucoviscous Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae ST25 Infect Human Intestinal Epithelial Cells and Induce Moderate Inflammation2023

    • 著者名/発表者名
      Dentice Maidana Stefania、Elean Mariano、Fukuyama Kohtaro、Imamura Yoshiya、Albarracn Leonardo、Saha Sudeb、Suda Yoshihito、Kurata Shoichiro、Jure Marangela、Kitazawa Haruki、Villena Julio
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 10 ページ: 8804-8804

    • DOI

      10.3390/ijms24108804

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dilp8 and its candidate receptor, Drl, are involved in the transdetermination of the <i>Drosophila</i> imaginal disc2023

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Kazuya、Masuko Keita、Fuse Naoyuki、Kurata Shoichiro
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 28 号: 12 ページ: 857-867

    • DOI

      10.1111/gtc.13072

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neural control of redox response and microbiota-triggered inflammation in Drosophila gut2023

    • 著者名/発表者名
      Fuse Naoyuki、Hashiba Haruka、Ishibashi Kentaro、Suzuki Takuro、Nguyen Quang-Dat、Fujii Kiho、Ikeda-Ohtsubo Wakako、Kitazawa Haruki、Tanimoto Hiromu、Kurata Shoichiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 14 ページ: 1268611-1268611

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1268611

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genomic and Immunological Characterization of Hypermucoviscous Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae ST25 Isolates from Northwest Argentina2022

    • 著者名/発表者名
      Albarracin Leonardo、Ortiz Moyano Ramiro、Vargas Juan Martin、Andrade Bruno G. N.、Cortez Zamar Juan、Dentice Maidana Stefania、Fukuyama Kohtaro、Kurata Shoichiro、Jure Maria Angela、Kitazawa Haruki、Villena Julio
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23:7361 号: 13 ページ: 1-20

    • DOI

      10.3390/ijms23137361

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genomic Characterization of Lactiplantibacillus plantarum Strains Possessing Differential Antiviral Immunomodulatory Activities2022

    • 著者名/発表者名
      Albarracin Leonardo、Raya Tonetti Fernanda、Fukuyama Kohtaro、Suda Yoshihito、Zhou Binghui、Baillo Ayelen A.、Fadda Silvina、Saavedra Lucila、Kurata Shoichiro、Hebert Elvira M.、Kitazawa Haruki、Villena Julio
    • 雑誌名

      Bacteria

      巻: 1 号: 3 ページ: 136-160

    • DOI

      10.3390/bacteria1030012

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic dissection of innate immune memory in Drosophila melanogaster2022

    • 著者名/発表者名
      Chang Tang、Shoichiro Kurata、Naoyuki Fuse
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 13 ページ: 857707-857707

    • DOI

      10.3389/fimmu.2022.857707

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Respiratory commensal bacteria increase protection against hypermucoviscous carbapenem resistant Klebsiella pneumoniae ST25 infection2022

    • 著者名/発表者名
      Stefania Dentice Maidana, Ramiro Ortiz Moyano, Juan Martin Vargas, Kohtaro Fukuyama, Shoichiro Kurata, Vyacheslav Melnikov, Mariaangela Jure, Haruki Kitazawa , Julio Villena
    • 雑誌名

      Pathogens

      巻: 11 (9) ページ: 1063-1063

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome features of innate immune memory in Drosophila2022

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Fuse、Chisaki Okamori、Ryoma Okaji、Chang Tang、Kikuko Hirai、Shoichiro Kurata
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 18 号: 10 ページ: e1010005-e1010005

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010005

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Ability of Postimmunobiotics from L. rhamnosus CRL1505 to Protect against Respiratory Syncytial Virus and Pneumococcal Super-Infection Is a Strain-Dependent Characteristic2022

    • 著者名/発表者名
      Raya Tonetti Fernanda、Clua Patricia、Fukuyama Kohtaro、Marcial Guillermo、Sacur Jacinto、Marranzino Gabriela、Tomokiyo Mikado、Vizoso-Pinto Guadalupe、Garcia-Cancino Apolinaria、Kurata Shoichiro、Kitazawa Haruki、Villena Julio
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 10:2185 号: 11 ページ: 1-22

    • DOI

      10.3390/microorganisms10112185

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Neural control of gut homeostasis through regulation of the gut microbiota and infectious pathogens in Drosophila.2023

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Kurata
    • 学会等名
      Sungkyunkwan University 70th Anniversary International Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetic dissection of innate immune memory in Drosophila.2023

    • 著者名/発表者名
      Chang Tang, Shoichiro Kurata, Naoyuki Fuse
    • 学会等名
      5th International Symposium on Trained Immunity
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural control of gut homeostasis through regulation of microbiota and pathogens in Drosophila2023

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Kurata
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自然免疫応答におけるSpz isoformの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      志賀由惟、二村麻莉子、布施直之、倉田祥一朗
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエを用いた自然免疫の記憶のトランスクリプトーム解析2022

    • 著者名/発表者名
      岡治良真、岡森千咲、唐暢、平井菊子、布施直之、倉田祥一朗
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学大学院薬学研究科生命機能解析学分野

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~seimei/seimei_original.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 東北大学 大学院薬学研究科 生命機能解析学分野

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/%7Eseimei/seimei_original.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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