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

2019 年度 実績報告書

• 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, 特任教授(常勤) (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, MerTK, 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。
まず、PtdSerは小胞体 (ER) においても細胞質側に偏在することを見出した。これまで、ERの細胞質側で合成されたPtdSerが一旦、内腔 (lumen) 側に移動、その後細胞膜で再び細胞膜側に転移されると考えられていたが、今回の結果はこの仮説を訂正した。
Xkr8はカスパーゼによって活性化されるとPtdSerを速やかに細胞表面に暴露させる。Xkr8欠損マウスでは、成熟過程で大量に死滅する精原細胞がPtdSerを暴露できず、Sertoli細胞によって貪食されないことが原因で精巣の発達が５週令で停止することを突き止めた。
組織常在マクロファージはPtdSer受容体Tim４を用いて死細胞を認識、チロシンキナーゼ受容体であるであるMerTKを用いて、死細胞を貪食する。アポトーシス細胞はTim4/MerTKを発現している細胞に貪食されるとともに、細胞の増殖も誘導することを見出した。
ATPはその受容体(P2X7)に作用、PtdSerを暴露させる。今回、ERに存在するタンパク質Erosが、P2X7に対するシャペロンとして作用、P2X7を細胞膜に局在させることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

長田重一研究室
http://biochemi.ifrec.osaka-u.ac.jp/

研究成果

• [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] TIM4 on type 1 DCs mediates uptake of tumor-associated antigens and activation of anti tumor responses in lung tumors (2021)
  • 著者名/発表者名: 1. Caronni, N., Piperno, G., Simoncello, F., Romano, O., Vodret, S., Yanagihashi, Y., Dress, R., Dutertre, C., Bugatti, M., Bourdely, P., Prete, A., Schioppa, T., Mazza, E., Collavin, L., Zacchigna, S., Ostuni, R., Guermonprez, P., Vermi, W., Ginhoux, F., Bicciato, S., Nagata, S., and Benvenuti, F.
  • 雑誌名: Nat.Commun 巻: - ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tim4 recognizes carbon nanotubes and mediates phagocytosis leading to granuloma formation (2021)
  • 著者名/発表者名: Omori Satoshi、Tsugita Misato、Hoshikawa Yasuto、Morita Masanobu、Ito Fumiya、Yamaguchi Shin-Ichiro、Xie Qilin、Noyori Osamu、Yamaguchi Tomoya、Takada Ayato、Saitoh Tatsuya、Toyokuni Shinya、Akiba Hisaya、Nagata Shigekazu、Kinoshita Kengo、Nakayama Masafumi
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 34 ページ: 108734～108734
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.108734
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sensing and clearance of apoptotic cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagata Shigekazu、Segawa Katsumori
  • 雑誌名: Current Opinion in Immunology 巻: 68 ページ: 1～8
  • DOI: 10.1016/j.coi.2020.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport Cycle of Plasma Membrane Flippase ATP11C by Cryo-EM (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Hanayo、Nishizawa Tomohiro、Segawa Katsumori、Nureki Osamu、Fujiyoshi Yoshinori、Nagata Shigekazu、Abe Kazuhiro
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 32 ページ: 108208～108208
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108208
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of a human plasma membrane phospholipid flippase (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Hanayo、Irie Katsumasa、Segawa Katsumori、Hasegawa Kazuya、Fujiyoshi Yoshinori、Nagata Shigekazu、Abe Kazuhiro
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 ページ: 10180～10194
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.014144
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Flippase and scramblase for phosphatidylserine exposure (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagata Shigekazu、Sakuragi Takaharu、Segawa Katsumori
  • 雑誌名: Current Opinion in Immunology 巻: 62 ページ: 31～38
  • DOI: 10.1016/j.coi.2019.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infertility Caused by Inefficient Apoptotic Germ Cell Clearance in Xkr8-Deficient Male Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Yahiro、Suzuki Chigure、Uchiyama Yasuo、Nagata Shigekazu
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 40 ページ: e00402-00419
  • DOI: 10.1128/MCB.00402-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Expression of the P2X7 ATP Receptor Requires Eros (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryoden Yuta、Fujii Toshihiro、Segawa Katsumori、Nagata Shigekazu
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 204 ページ: 559～568
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1900448
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Predominant localization of phosphatidylserine at the cytoplasmic leaflet of the ER, and its TMEM16K-dependent redistribution (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Takuma、Cheng Jinglei、Tatematsu Tsuyako、Ebata Aoi、Kamikawa Hiroki、Fujita Akikazu、Gyobu Sayuri、Segawa Katsumori、Arai Hiroyuki、Taguchi Tomohiko、Nagata Shigekazu、Fujimoto Toyoshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 ページ: 13368～13373
  • DOI: 10.1073/pnas.1822025116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphorylation-mediated activation of mouse Xkr8 scramblase for phosphatidylserine exposure (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakuragi Takaharu、Kosako Hidetaka、Nagata Shigekazu
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 ページ: 2907～2912
  • DOI: 10.1073/pnas.1820499116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 Chihiro、Yanagihashi Yuichi、Segawa Katsumori、Nagata Shigekazu
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 ページ: 7221～7230
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.006628
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] リン脂質の膜動態とマクロファージ (2020)
  • 著者名/発表者名: 瀬川 勝盛
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] アポトーシスと死細胞の貪食 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長田 重一
  • 学会等名: 第40回日本炎症・再生医学会
  • 招待講演
• [学会発表] アポトーシスと死細胞の貪食 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長田 重一
  • 学会等名: 第27回日本Cell Death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 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長田 重一
  • 学会等名: 東京大学理学部生物化学科60周年記念シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 死細胞の貪食と細胞膜の非対称性：フリッパーゼとスクランブラーゼ (2019)
  • 著者名/発表者名: 長田 重一
  • 学会等名: 北海道大学遺伝子病制御研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の死と死細胞の貪食 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長田 重一
  • 学会等名: 大塚製薬講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Phosphatidylserine-Dependent Efferocytosis and Entosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: The 2019 Keystone Symposia on Why So Many Ways to Die? Apoptosis, Necroptosis, Pyroptosis and Beyond
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Flippases and scramblases for phosphatidylserine-exposure (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: The EMBO Workshop on "Cell Death, Immunity and Inflammation"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phosphatidylserine-dependent efferocytosis and entosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: The 27th Euroconference on Apoptosis "Cell Death and Regeneration"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mammalian Scramblases and Flippases at Plasma Membranes (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Molecular and Cellular Biology of Lipids
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phospholipid Flippase and Scramblase (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: IMS-JSI International Symposium on Immunology 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phospholipid Flippase and Scramblase (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: The 60th International Conference on the Bioscience of Lipids
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phospholipid Flippase and Scramblase (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigekazu Nagata
  • 学会等名: The 2nd Cell Death, Cell Stress and Metabolism Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] P2X7受容体発現調節剤 (2020)
  • 発明者名: 長田重一、領田優太、瀬川勝盛
  • 権利者名: 長田重一、領田優太、瀬川勝盛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2020/020308
  • 外国
• [産業財産権] P2X7受容体発現調節剤 (2019)
  • 発明者名: 長田重一、領田優太、瀬川勝盛
  • 権利者名: 長田重一、領田優太、瀬川勝盛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2019-098049
• [産業財産権] ATP11CまたはCDC50Aの阻害物質のスクリーニング方法 (2019)
  • 発明者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 権利者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2019-082492（分割出願）
• [産業財産権] ATP11CまたはCDC50Aの阻害物質のスクリーニング方法 (2015)
  • 発明者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 権利者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 第6525212号
• [産業財産権] Method of screening ATP11C or CDC50A inhibitor (2015)
  • 発明者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 権利者名: 長田重一、瀬川勝盛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: US 10295528
  • 外国