核酸を認識するToll様受容体の構造科学的解明

• 研究課題/領域番号: 25291010
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清水 敏之 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30273858)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: Toll様受容体 / 自然免疫 / X線結晶解析 / 一本鎖核酸 / １本鎖核酸 / X線結晶構造解析 / Ｘ線結晶構造解析

研究成果の概要

Toll様受容体(TLR)は細菌やウイルスなど病原体の分子パターンを認識するセンサーとして働く。TLR7/8は一本鎖RNA、TLR9はCpG配列を含む一本鎖DNAによって活性化されるが本研究はこれらのTLRに注目してその構造科学的な研究を行いリガンド認識機構や活性化機構を明らかにすることを目的とする。本研究により、TLR8は一本鎖RNAの分解産物であるウリジンおよび短鎖ssRNAによる協調的な効果により活性化されることを示した。一方TLR9は、CpG-DNAがTLR9の片方のプロトマーのN末側ともう一方のプロトマーのC末側を結び付けて二量体化していることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Minnesota(米国)
• [雑誌論文] Structural basis of CpG and inhibitory DNA recognition by Toll-like receptor 9. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohto, U., Shibata, T., Tanji, H., Krayukhina, E., Uchiyama, S., Miyake, K., and Shimizu, T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 520 号: 7549 ページ: 702-705
  • DOI: 10.1038/nature14138
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DNase II-dependent DNA digestion is required for DNA sensing by TLR9 (2015)
  • 著者名/発表者名: Chan MP, Onji M, Fukui R, Kawane K, Shibata T, Saitoh SI, Ohto U, Shimizu T, Barber GN, *Miyake K
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 6 号: 1 ページ: 5853-5853
  • DOI: 10.1038/ncomms6853
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Targeting cell surface TLR7 for therapeutic intervention in autoimmune diseases (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanno A, Tanimura N, Ishizaki M, Ohko K, Motoi Y, Onji M, Fukui R, Shimozato T, Yamamoto K, Shibata T, Sano S, Sugahara-Tobinai A, Takai T, Ohto U, Shimizu T, Saitoh S, Miyake K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 6119-6119
  • DOI: 10.1038/ncomms7119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-based Design of Human TLR8-specific Agonists with Augmented Potency and Adjuvanticity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Beesu, M., Caruso, G., Salyer, A., Khetani, K., Sil, D., Weerasinghe, M., Tanji, H., Ohto, U., Shimizu, T., & David, S. A.
  • 雑誌名: J. Med. Chem. 巻: 58 号: 19 ページ: 7833-7849
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b01087
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Toll-like receptor 8 senses degradation products of single-stranded RNA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanji H, Ohto U, Shibata T, Taoka M, Yamauchi Y, Isobe T, Miyake K,
  • 雑誌名: Nat Struct Mol Biol. 巻: 22 号: 2 ページ: 109-115
  • DOI: 10.1038/nsmb.2943
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Determinants of activity at human Toll-like receptors 7 and 8: quantitative structure-activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoo E, Salunke DB, Sil D, Guo X, Salyer AC, Hermanson AR, Kumar M,
  • 雑誌名: J Med Chem. 巻: 57 号: 19 ページ: 7955-7970
  • DOI: 10.1021/jm500744f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and function of toll-like receptor 8. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohto, U., Tanji, H., & Shimizu, T.
  • 雑誌名: Microbes Infect. 巻: 16 号: 4 ページ: 273-282
  • DOI: 10.1016/j.micinf.2014.01.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural reorganization of the Toll-like receptor 8 dimer induced by agonistic ligands (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanji H, Ohto U, Shibata T, Miyake K, Shimizu T
  • 雑誌名: Science 巻: 339 号: 6126 ページ: 1426-1429
  • DOI: 10.1126/science.1229159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human TLR4 polymorphism D299G/T399I alters TLR4/MD-2 conformation and response to a weak ligand monophosphoryl lipid A (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yamakawa, U. Ohto, S. Akashi-Takamura, K. Takahashi, SI. Saitoh, N. Tanimura, T. Suganami, Y. Ogawa, T. Shibata, T. Shimizu, K. Miyake
  • 雑誌名: Int. Immunol. 巻: 25 号: 1 ページ: 45-52
  • DOI: 10.1093/intimm/dxs084
  • 査読あり
• [学会発表] Structural studies of single-stranded RNA receptor TLR8 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Tanji, Umeharu Ohto, Takuma Shibata, Kensuke Miyake, Toshiyuki Shimizu
  • 学会等名: Toll meeting 2015
  • 発表場所: Palacio de Congresos de Mabella(SPAIN)
  • 年月日: 2015-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] 自然免疫系一本鎖RNA受容体TLR8の構造基盤 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丹治裕美、大戸梅治、柴田琢磨、田岡万悟、山内芳雄、礒邉俊明、三宅健介、清水敏之
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] Structural study of TLR8 sensing single stranded RNA in innate immune system (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T
  • 学会等名: The Cold Spring Harbor Asia conference
  • 発表場所: Suzhou Dushu Lake Conference Center, Suzhou, China
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] Structural study of TLR8 sensing single stranded RNA in innate immune system (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T
  • 学会等名: The 4th Asia Pacific Protein Association (APPA) Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [学会発表] Toll 様受容体 8(TLR8)の構造科学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水敏之
  • 学会等名: 日本生化学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] Structural study of innate immune receptor, TLR
  • 著者名/発表者名: Shimizu T
  • 学会等名: FAOBMB Mini-Symposium 2013
  • 発表場所: 岩手医科大学（岩手県）
  • 招待講演
• [備考] 蛋白構造生物学教室
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/