IL-5による免疫制御の分子機構に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13307012
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高津 聖志 東京大学, 医科学研究所, 教授 (10107055)
• 研究分担者: 堀川 啓介 東京大学, 医科学研究所, 助手 (60313095) ; 高木 智 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (10242116)
• キーワード: B細胞分化 / 粘膜免疫 / IgHクラススイッチ組み換え / Btk / NF-KB / STAT5 / IgA / BAM11

研究概要

IL-5はマウスのB細胞の増殖、分化、生存延長を促進する。本研究は、(1)IL-5によるIgHクラス変換の分子機構を明らかにすること、(2)IL-5による分泌型IgA産生の誘導機構を明らかにし、腸管粘膜リンパ固有層のB-1細胞の発生、分化に及ぼすIL-5の役割を解明すること、(3)IL-5Rα鎖の機能ドメインを検索し、B細胞の増殖を惹起するのに必須の機能ドメインとスイッチ組み換えに必須の機能ドメインを、変異IL-5Rαを発現するトランスジェニックマウスを用いて解析すること、(4)IL-5Rα鎖のB細胞特異的な発現制御の機構を解明すること、(5)IL-5のシグナル伝達に関与するBtkの基質、BtkとJAK2/STAT5との相互作用を明らかにすること、を研究目的にしている。
本年度の研究により以下の成果が得られた。(1)マウスB細胞をCD38刺激するとsterile γ1 mRNAの発現が惹起され、IL-5の共刺激によりSμ-Sγ1のスイッチ組み替えが起こる。CD38刺激によるsterile γ1 mRNAの発現にNF-κBの活性化が必須であることをNF-_KB欠損B細胞を用いて証明した。(2)IL-5はCD38刺激B細胞に作用しSTAT5を活性化する。STAT5欠損マウスのB細胞はCD38刺激によるsterile γ1 mRNAの発現が正常であったが、IL-5依存性のSμ-Sγ1スイッチ組み替えは著明に低下していた。(3)スイッチ組み替えに必須の活性化依存性デアミナーゼ(AID)の発現はIL-5によって惹起されたが、そのレベルはSTAT5b欠損B細胞でも同様であった。IL-5依存性のスイッチ組み替えにSTAT5依存性経路が必須であるが、その標的分子はAIDではないことが示された。(4)CD38/1L-5刺激されたB細胞のcDNAライブラリーからCD38刺激B細胞のcDNAライブラリーをサブトラクションし、IL-5によりB細胞に誘導される遺伝子群を探索した。検索した36,000腫の遺伝子の中で、発現が2倍以上亢進した遺伝子は約300種類あり、その約1/3がIgHやIgL関連遺伝子であった。AID, Xbp-1, Blimp-1, SOCS-2などの遺伝子はIL-5依存性に発現が著明に亢進した。(5)BtkのPHドメインに会合してその酵素活性を抑制するBAM11はIL-5依存性の増殖を抑制した。細胞内の局在を調べたところ、BtkもBAM11も核内および細胞質に存在することが共焦点レーザー顕微鏡を用いた細胞内染色法により明らかになった。また、BAM11が転写増強活性を示し、Btkの存在下にBAM11の活性が亢進することがわかった。(6)IL-5Rα鎖の機能ドメインを明らかにするため、細胞内ドメイン変異IL-5Rα鎖遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作り、IL-5Rα鎖遺伝子欠損マウスと交配した。それらのB細胞を用いた解析より、細胞膜直下のプロリンに富む領域がIL-5依存性の整理活性の伝達に必須であること、カルボキシ末端がIL-5依存性のIgHクラススイッチ組み替えに必須であることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Kouro T, Nagata K, Takaki S, Nisitani S, Hirano M, Wahl MI, Witte ON, Karasuyama H, Takatsu, K.: "Bruton's tyrosine kinase (Btk) is required for CD75b-mediated differentiation signal of pro-B to pre-B transition"Int. Immunol.. 13・4. 485-493 (2001)
• [文献書誌] Moon B-G, Yoshida T, Nakao K, Shiiba M, Katsuki M, Takaki S, Takatsu K.: "Functional dissection of the cytoplasmic subregions of the IL-5 receptor α chain in growth and IgG1 switch recombination of B cells"Immunology. 102・3. 289-300 (2001)
• [文献書誌] Yamada A, Takaki S, Hayashi FB, Georgopoulos K, Perlmutter RM, Takatsu K.: "Identification and characterization of a transcriptional regulator for the lck proximal promoter"J. Biol. Chem.. 276・21. 18082-18089 (2001)
• [文献書誌] Nikawa T, Ikemoto M, Kano M, Tokuoka K, Hirasawa K, Uehara S, Takatsu K, Kishi K.: "Impaired Vitamin A-mediated mucosal IgA response in IL-5 receptor-knockout mice."Biolchem. Biophys. Res. Commun.. 285・2. 546-549 (2001)
• [文献書誌] Horikawa K, Kaku H, Nakaima H, Davey HW, Iwamoto I, Yasue T, Kariyone A, Takatsu K.: "Essential role of signal transducer and activator of transcription (Stat) 5 for interleukin-5-dependent IgH switch recombination in mouse B cells"J. Immunol.. 167・10. 5018-5026 (2001)
• [文献書誌] Takaki S, Morita H, Tezuka Y, Takatsu K.: "Enhanced hematopoiesis by hematopoietic stem cells lacking intracellular adaptor protein, Lnk"J. Exp. Med.. 195・2. 151-160 (2002)