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2018 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スクランブラーゼ (Xkr8およびTMEM16F)、外膜から内膜へ移動させるフリッパーゼ (ATP11Aや11C)を同定した。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、アポトーシス時にカスパーゼによって活性化されるXKR8がリン酸化によっても活性化されることを見いだし、分子のC-末端に存在するリン酸化残基を同定した。PtdSerの暴露はアポトーシス時ばかりでなく、活性化したリンパ球や癌細胞でも認められることから、この結果はXKR8によるリン脂質のスクランブリングがアポトーシス以外にも関与している可能性を示唆している。ところで、ATP11Aと11Cはフリッパーゼとして同様の機能を持つにもかかわらず、ATP11C遺伝子を欠損したマウスではBリンパ球が顕著に減少している。本年度この原因がBリンパ球はATP11Cのみ発現しているため、ATP11Cのノックアウトではフリッパーゼ活性が喪失、これによってBリンパ球はPtdSerを暴露、マクロファージによって生きながら貪食されることを見いだした。この結果はフリッパーゼによるPtdSerの細胞内への移送は細胞がマクロファージなどによる貪食を免れるために必須のシステムであることを示している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

細胞膜の非対称性が崩壊し、PtdSerがその表面に暴露される現象はアポトーシス細胞ばかりでなく、活性化された血小板、癌細胞、活性化されたリンパ球、老化した赤血球、受精精子など様々な生物過程で観察される。私たちはこれまでにTMEM16FをCa2+によって活性化された血小板などでPtdSerを暴露させるスクランブラーゼ、XKR8をアポトーシス時にカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定したが、今回、Xkr8はリン酸化によっても活性化されるとの全く予想外の発見をした。一方、生きた細胞は通常、マクロファージによって貪食されることはなく、欧米のグループは生きた細胞は"Don't eat me" シグナルを細胞表面に持つと仮定している。今回の我々の結果はフリッパーゼの欠損によってPtdSerを暴露した細胞はin vitro, in vivoでマクロファージによって貪食、分解されること、PtdSerが暴露さえすればこれがeat me シグナルとして"Don't eat me" に打ち勝つことを示した。

今後の研究の推進方策

XKR8が属するヒトXKR familyには9個のメンバーが存在している。これまでに3個のメンバーがカスパーゼで切断されリン脂質スクランブラーゼを持つことを見いだしているが、XKR8以外にリン酸化によってスクランブラーゼ活性を持つメンバーが存在するであろうか。 それぞれのメンバーをXkr8欠損細胞に発現、その細胞をCalyculin やPervanadate などのPhosphatase inhibitor で処理することにより、スクランブラーゼ活性が増大するかどうか検討する。ところで、アポトーシス時のPtdSerの暴露はカスパーゼによるスクランブラーゼの活性化と共にフリッパーゼ活性の抑制も伴っている。それではATP11Aや11C フリッパーゼ活性はリン酸化によって制御されるであろうか。ATP11Aや11C発現細胞をkinase やphosphatase のinhibitorで処理、これら分子のフリッパーゼ活性が変動するかどうか検討する。変動するようであれば、これら分子のリン酸化部位を決定する。ATP11C遺伝子欠損マウスはB-リンパ球減少症を示すのに対し、ATP11A遺伝子欠損マウスは胎生致死である。この原因を明らかにするためマウス胚発生段階でのATP11A、11C発現細胞を同定、その細胞でのフリッパーゼ活性を測定するとともに、PtdSerを暴露している可能性、マクロファージによって生きながら貪食されている可能性などを検討する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件、 招待講演 16件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Sci and Tech Facilities Council (STFC)(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Sci and Tech Facilities Council (STFC)
  • [国際共同研究] Cincinnati Children's Hospital Med Cent/St. Jude Children's Research Hospital/University of Vermont(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Cincinnati Children's Hospital Med Cent/St. Jude Children's Research Hospital/University of Vermont
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Int Cent for Genet Eng & Biotech (ICGEB)(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Int Cent for Genet Eng & Biotech (ICGEB)
  • [国際共同研究] Hadassah-Hebrew Univ Med Center(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Hadassah-Hebrew Univ Med Center
  • [国際共同研究] University Medical Center Groningen(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University Medical Center Groningen
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Phosphorylation-mediated activation of mouse Xkr8 scramblase for phosphatidylserine exposure.2019

    • 著者名/発表者名
      Sakuragi, T., Kosako, H. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 116 ページ: 2907-2912

    • DOI

      10.1073/pnas.1820499116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MERTK tyrosine kinase receptor together with TIM4 phosphatidylserine receptor mediates distinct signal transduction pathways for efferocytosis and cell proliferation.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishi , C., Yanagihashi, Y., Segawa, K. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: ' ページ: in press

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.006628

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Apoptosis and clearance of apoptotic cells.2018

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

      Annu. Rev. Immunol.

      巻: 36 ページ: 489-517

    • DOI

      10.1146/annurev-immunol-042617-053010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efferocytosis and autoimmune disease.2018

    • 著者名/発表者名
      Kawano, M. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Int. Immunol.

      巻: 30 ページ: 551-558

    • DOI

      10.1093/intimm/dxy055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phospholipid flippases enable precursor B cells to flee engulfment by macrophages.2018

    • 著者名/発表者名
      Segawa, K., Yanagihashi, Y., Yamada, K., Suzuki, C., Uchiyama, Y. and Nagata, S.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 115 ページ: 12212-12217

    • DOI

      10.1073/pnas.1814323115

    • 査読あり
  • [学会発表] Flippase and Scramblase2019

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      Ken-ichi Arai Memorial Symposium: Five Decades of Pursuit of Science and Human Networks, The University of Tokyo (IMSUT), Tokyo, JAPAN
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exposure of phosphatidylserine and engulfment of apoptotic cells by macrophages2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 2018 Henry Kunkel Society Meeting, Necker Hospital for Sick Children, Paris, FRANCE
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exposure of phospatidylserine on apoptotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The AAI annual meeting: Immunology 2018, Austin Convention Center, Austin, USA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phosphatidylserine-dependent efferocytosis2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      【Keynote Lecture】The Australia-Japan Meeting on Cell Death, Ichijo Hall, The University of Tokyo, Tokyo, JAPAN
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Engulfment of phosphatidylserine-dependent efferocytosis2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The International Cell Death Society meeting “About canonical, non-canonical and immunogenic cell death: basic mechanisms and translational applications”, Seoul National University, Seoul, KOREA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell Death and Fate of Dead Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      【Invited Lecture】The 5th Kyoto University - Inamori Foundation Joint Kyoto Prize Symposium (KUIP), Yurakucho Asahi Hall, Tokyo, JAPAN
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] hosphatidylserine-depnedent engulfment of apoptotic cells by macrophages2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 2018 Gordon Research Conference on Cell Death, Grand Summit Hotel, Sunday River, USA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phosphatidylserine-dependent efferocytosis and entosis2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      The 26th Euroconference on Apoptosis "Cell death in disease: from small molecules to translational medicine", Courtyard St. Petersburg Center West/Pushkin Hotel, St. Petersburg, RUSSIA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phosphatidylserine-dependent efferocytosis and entosis2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      【Keynote Lecture】EMBO Meeting on Phagocytosis of dying cells: Molecules, mechanisms and therapeutic implications, Thagaste Monastry, Ghent, BELGIUM
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phosphatidylserine-dependent efferocytosis and entosis2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, S.
    • 学会等名
      Seminar at IBMM, Universite Libre de Bruxelles, Charleroi, BELGIUM
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜の非対称性2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      「富山県創薬研究開発センター」開所記念シンポジウム【基調講演】富山国際会議場 富山
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜の非対称性  ~ フリッパーゼとスクランブラーゼ ~2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      金沢大学循環器病態内科学講座【特別講演】ホテル日航金沢 石川
    • 招待講演
  • [学会発表] アポトーシスと病気2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第20回日本免疫学会サマースクール 指宿ベイヒルズ 鹿児島
    • 招待講演
  • [学会発表] フォスファチジルセリンに依存した細胞の貪食2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第5回日本リウマチ学会 ベーシックリサーチカンファレンス【特別講演】アキバホール 東京
    • 招待講演
  • [学会発表] フォスファチジルセリンを介した細胞の貪食2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      第21回Osaka Blood Club【特別講演】ホテルグランヴィア大阪 大阪
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の死と死細胞の運命2018

    • 著者名/発表者名
      長田 重一
    • 学会等名
      兵庫県立明石北高等学校科学講演会 明石北高等学校 兵庫
    • 招待講演
  • [備考] 長田重一研究室

    • URL

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

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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