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2015 年度 実績報告書

マクロファージによるアポトーシス細胞の貪食と細胞膜の非対称性

研究課題

研究課題/領域番号 15H05785
研究機関大阪大学

研究代表者

長田 重一  大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 寄附研究部門教授 (70114428)

研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
キーワードアポトーシス / 自然免疫 / リン脂質 / マクロファージ / 貪食
研究実績の概要

アポトーシスを起こした細胞はフォスファチジルセリン(PtdSer) を“eat me”シグナルとして提示し、マクロファージによって貪食される。私達は、死細胞の貪食に関与する分子(Tim4, MER, MFG-E8)を同定するとともに、PtdSerを細胞膜の内膜と外膜の間でスクランブルさせる分子(スクランブラーゼ, Xkr8)、外膜から内膜へ移動させる分子(フリッパーゼ, ATP11C)を同定してきた。本研究はこれら分子の作用機序、生理作用を明らかにすることを目的としている。
本年度は、MERが属するTAM family メンバー (Mer, Axl, Tyro3) の細胞外領域、そのリガンドであるGas6、Protein Sの組み替え体を調製し、Gas6, Protein SとTAM family member の相互作用を生化学的に解析、Gas6はAxlに強固に結合するがProtein Sは結合しないことを見出した。またTim4はGas6やProtein Sに比べより強固にPtdSerに結合し、Gas6やProtein Sに依存したTAM受容体発現細胞の貪食能を顕著に増加させた。実際、肝臓や皮膚のマクロファージはTim4, Merを共に発現し、強い死細胞貪食能を持っていた。また、ATP11Cを欠損した細胞に14個すべてのP4-ATPase を導入することにより、ATP11C以外にATP11A, ATP8A2がフリッパーゼ活性を持つこと、ATP11A, ATP11Cは普遍的に発現しているのに対し、ATP8A2は脳にだけ発現していることを見出した。

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

アポトーシスの貪食に関して、PtdSerに結合するProtein S, Gas6とPtdSer の相互作用、Tim4 との関係などに関して順調に進展し、Tim4が存在するとMER, Axlを介した死細胞の貪食において、死細胞の結合に必要なGas6やProtein Sの量が顕著に減少することが明らかとなった。また、生体内で死細胞の貪食にTim4を必須とするマクロファージを見出すなど、予想以上に進展した。また、14種のP4-ATPaseのうち8個の分子は細胞膜に存在するが、そのうちの3個のみがフリッパーゼとして作用するという結果もこれまでのコンセンサスを覆す結果であった。一方、MERを介したアポトーシス細胞の貪食においてMERと会合する分子を探索する、あるいはその標的分子を同定する試みは現在のところそれほど進展していない。一方、大変時間がかかったが、Xkr4、Xkr8遺伝子ノックアウトマウスの樹立に成功した。ただ、共に発生過程に異常は見られず、明瞭なphenotype は現在のところ観察されていない。

今後の研究の推進方策

14種存在するP4-ATPaseのうちATP11AとATP11Cの2個の分子に細胞膜上でのフリッパーゼ活性が見られた。リンパ球や線維芽細胞ではこれ以外に10種近くのP4-ATPase が発現している。これら分子の細胞内での局在を明らかにすると共にCrispr/Cas9システムを用いてこれらの遺伝子がノックアウトされた細胞を樹立し、その機能を明らかにすることを試みる。
MERやAxlは受容体型チロシンキナーゼであり、白血病などの細胞でその増殖に関与していることが知られている。それではMerやAxlを介したアポトーシス細胞の貪食とこれら分子による細胞の増殖のシグナルには違いがあるのであろうか。死細胞の貪食においてはそのキナーゼ活性はGas6やProtein Sに結合したアポトーシス細胞によって誘導される。これら増殖刺激においてこれらキナーゼはどのように活性化されるのであろうか。本年度までに樹立したMerやAxlを用いて再構築した死細胞の貪食、細胞の増殖系を用いて検討する。
上記述べたようにXkr8、Xkr4単独のノックアウトマウスは異常を示さない。その原因として、Xkr4とXkr8が同等の機能を果たしている可能性があることからXkr4,Xkr8両遺伝子を欠損したマウスの樹立を試みる。一方、Xkr4やXkr8の欠損は死細胞の貪食異常を介して自己免疫疾患を促進することが考えられることから自己免疫疾患を起こしやすいマウスstrainへの戻し交配も試みる。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 14件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Human Type IV P-type ATPases That Work as Plasma Membrane Phospholipid Flippases and Their Regulation by Caspase and Calcium.2016

    • 著者名/発表者名
      Segawa, K., and Kurata, S. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 291 ページ: 762-772

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.690727

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] DNA-Mediated Cyclic GMP-AMP Synthase-Dependent and -Independent Regulation of Innate Immune Responses.2015

    • 著者名/発表者名
      Motani, K., Ito, S. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      J. Immunol.

      巻: 194 ページ: 4914-4923

    • DOI

      10.4049/jimmunol. 1402705

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] TMEM16F is required for phosphatidylserine exposure and microparticle release in activated mouse platelets.2015

    • 著者名/発表者名
      Fujii, T., Sakata, A., Nishimura, S., Eto, K. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 112 ページ: 12800-12805

    • DOI

      10.1073/pnas.1516594112

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A role of TMEM16E carrying a scrambling domain in sperm motility.2015

    • 著者名/発表者名
      Gyobu, S., Miyata, H., Ikawa, M., Yamazaki, D., Takeshima, H., Suzuki, J. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Mol Cell Biol.

      巻: 36 ページ: 645-659

    • DOI

      10.1128/MCB.00919-15

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An apoptotic "eat me" signal: phosphatidylserine exposure.2015

    • 著者名/発表者名
      Segawa, K. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Trends Cell Biol.

      巻: 25 ページ: 639-650

    • DOI

      10.1016/j.tcb.2015.08.003

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アポトーシスとフォスファチジルセリンの暴露2016

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜
    • 年月日
      2016-03-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞死と細胞膜の非対称性2016

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      名古屋大学創薬科学研究館竣工記念講演会
    • 発表場所
      名古屋大学 名古屋
    • 年月日
      2016-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Apoptosis and exposure of phosphatidylserine2016

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 5th NIF (Network of Immunology Frontier) Winter School on Advanced Immunology
    • 発表場所
      The Awaji international Conference Center, Hyogo, JAPAN
    • 年月日
      2016-01-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Apoptosis and Exposure of Phosphatidylserine2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 29th annual Richard K. Gershon Memorial Lecture at The Yale University
    • 発表場所
      Yale University, Connecticut, USA
    • 年月日
      2015-12-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flippases and Scramblases at Plasma Membranes that Regulate Phosphatidylserine Exposure2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 57th American Society of Hematology Annual Meeting
    • 発表場所
      Orange County Convention Center, Florida, USA
    • 年月日
      2015-12-05 – 2015-12-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フリッパーゼとスクランブラーゼ2015

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 兵庫
    • 年月日
      2015-12-03
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜リン脂質スクランブルの分子機構2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木淳、長田重一
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 兵庫
    • 年月日
      2015-12-03
  • [学会発表] カスパーゼによるリン脂質フリッパーゼの切断とホスファチジルセリンの暴露2015

    • 著者名/発表者名
      瀬川勝盛、長田重一
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 兵庫
    • 年月日
      2015-12-02
  • [学会発表] 膜タンパク質TMEM16ファミリーにおけるカルシウム結合ドメインの同定2015

    • 著者名/発表者名
      石原健司、長田重一
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 兵庫
    • 年月日
      2015-12-02
  • [学会発表] 膜たんぱく質のTMEM16Eの精子の運動性、受精能への関与2015

    • 著者名/発表者名
      形部小百合、宮田治彦、伊川正人、長田重一
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 兵庫
    • 年月日
      2015-12-01
  • [学会発表] Exposure of phosphatidylserine during apoptosis and engulfment of dead cells2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The Cold Spring Harbor Asia on Targeting Cell Death Mechanisms for the Treatment of Human Diseases
    • 発表場所
      Suzhou Industry Park Conference Center, Suzhou, CHINA
    • 年月日
      2015-11-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Apoptosis and exposure of phosphatidylserine2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      Cell Symposia: Cell Death and Immunity
    • 発表場所
      Claremont Hotel & Spa, Berkeley, CA, USA
    • 年月日
      2015-11-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exposure of phosphatidylserine during apoptosis and engulfment of dead cells2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      JAPAN-AUSTRALIA meeting on Cell Death
    • 発表場所
      WEHI, Melbourne, AUSTRALIA
    • 年月日
      2015-10-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フリッパーゼとスクランブラーゼ2015

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第21回国立国際医療研究センター研究所セミナー
    • 発表場所
      国立国際医療研究センター研究所 東京
    • 年月日
      2015-09-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜へのフォスファチジルセリンの暴露を制御するフリッパーゼとスクランブラーゼ2015

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学 石川
    • 年月日
      2015-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Exposure of phosphatidylserine during apoptosis and engulfment of dead cells2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      International Conference of Cancer Immunotherapy and Macrophages 2015
    • 発表場所
      University of Tokyo, Tokyo, JAPAN
    • 年月日
      2015-07-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flippases and Scramblases that Regulate Phosphatidylserine Exposure at the Plasma Membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      Gordon Conference on Apoptotic Cell Recognition & Clearance
    • 発表場所
      University of New England, Maine, USA
    • 年月日
      2015-06-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞死と"eat me"シグナル2015

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第57回日本脂質生化学会
    • 発表場所
      一橋大学 東京
    • 年月日
      2015-05-29
    • 招待講演
  • [図書] Curr. Top. Dev. Biol.(Hermann Steller, eds)2015

    • 著者名/発表者名
      Toda, S., Nishi, C., Yanagihashi, Y., Segawa, K. and Nagata, S.
    • 総ページ数
      267-295
    • 出版者
      Elsevier
  • [備考] 大阪大学 免疫学フロンティア研究センター 免疫・生化学

    • URL

      http://biochemi.ifrec.osaka-u.ac.jp/

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公開日: 2018-01-16  

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