スフィンゴ糖脂質によるT細胞のシグナル制御の分子機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10670118
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 古川 圭子 名古屋大学, 医学部, 助手 (50260732)
• 研究分担者: 古川 鋼一 名古屋大学, 医学部, 教授 (80211530)
• キーワード: スフィンゴ糖脂質 / ガングリオシド / GM2 / GD2合成酵素 / ノックアウトマウス / T細胞 / シグナル伝達 / IL-2

研究概要

近年、複合糖質、セラミドなどが情報伝達において重要な機能を果たすことが明らかになってきた。また、リンパ球系細胞においてはglycolipid-enriched microdomain(GEM)でのシグナル伝達分子群の会合とシグナル伝達の授受の重要性が報告された。そこで、酸性スフィンゴ糖脂質、ガングリオシドが免疫系細胞において果たす役割について、T細胞の発生と機能を中心にガングリオシドGM2/GD2合成酵素遺伝子ノックアウトマウスを用いて、そのT細胞上の糖脂質発現の変化と機能異常につき検討した。その結果、次の点について明らかになった。GM2/GD2合成酵素遺伝子ノックアウトマウスの胸線細胞、脾細胞では、ガングリオシドGA1、GM1、GD1bの発現が消失していた。T細胞数及び臓器重量の減少が認められた。胸線細胞では加齢に伴いCD3クロスリンクによる増殖反応が低下していた。脾細胞では、インターロイキン2(IL-2)刺激による増殖が著しく低下していた。また、ラットに対する異種細胞反応性細胞障害性T細胞活性の低下、NK活性の低下等も認められた。脾細胞のIL-2による増殖能の低下のメカニズムを解析した結果、IL-2受容体α、β、γ鎖の発現レベルに差は認められなかったが、IL-2のシグナル伝達に重要といわれるJAK-1、JAK-3、STAT5の活性化に関しては、ノックアウトマウスで著しい遅延と低下を認めた。更に、c-fosのmRNAのIL-2刺激時における発現レベルに関しては、発現の遅延と低下が見られた。以上より、複合ガングリオシド欠失マウスではIL-2受容体γ鎖を介するシグナルの低下が、増殖反応の低下の原因となっていることが示唆された。これらの結果から、糖脂質によるT細胞増殖シグナルの制御メカニズムの一端が明らかになった。現在、ガングリオシド構造のどれがIL-2受容体と相互反応するかという点を中心に分子メカニズムを検討中である。

研究成果

• [文献書誌] Okajima,T.: "Molecular cloning and expression of mouse GD1α/GT1aα/GQ1bα synthase(ST6GalNAc VI)gene"J.Biol.Chem.. (in press).
• [文献書誌] Fukumoto,S.: "GD3 synthase gene expression in PC12 cells results in the continuous activation of TrkA and ERK1/2 and enhanced proliferation"J.Biol.Chem.. (in press).
• [文献書誌] Okajima,T.: "Molecular basis for the progeroid variant of Ehlers-Danlos syndrome : Identication and characterization of two mutations in galactosyltransferase I gene"J.Biol.Chem.. 274. 28841-28844 (1999)
• [文献書誌] Kitamura,M.: "Gangliosides are the binding substances in neural cells for tetanus and botulnum toxirs in mice"Biochem.Biophys.Acta. 1441. 1-3 (1999)
• [文献書誌] Fukumoto,S.: "Expression cloning of mouse cDNA of CMP-NeuAc:lactosylceramide α2,3-sialytransferase (GM3 synthase),an enzyme that initiates the synthesis of gangliosides"J.Biol.Chem.. 274. 9271-9276 (1999)
• [文献書誌] Okajima,T.: "Molecular cloning of a novel α2,3-sialyltransferase(ST3Gal VI)that sialylates type II lactosamine structures on glycoproteins and glycolipids"J.Biol.Chem.. 274. 11479-11486 (1999)
• [文献書誌] Zhao,J.: "Attenuation of the interleukin 2 signals in the spleen cells of complex ganglioside-lacking mice"J.Biol.Chem.. 274. 13744-13747 (1999)
• [文献書誌] Okajima,T.: "Molecular cloning of brain-specific GD1αsynthase(ST6GalNAc V)containing CAG/glutamine repeats"J.Biol.Chem.. 274. 30557-30562 (1999)
• [文献書誌] Takamiya,K.: "Complex gang-liosides are essential in spermatogenesis of mice; Possible roles in the transport of testosterone"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 95. 12147-12152 (1998)