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2018 年度 実績報告書

mRNA代謝が司る免疫制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H05278
研究機関京都大学

研究代表者

竹内 理  京都大学, 医学研究科, 教授 (10379092)

研究分担者 植畑 拓也  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (50785970)
三野 享史  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60646149)
研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワード自然免疫応答 / mRNA制御 / mRNA分解
研究実績の概要

1.mRNA 3’ UTRを介した免疫細胞時空間制御機構の解析
1-1.Regnase-1およびRoquinによる時空間制御機構の解析:免疫応答における各時期に、Regnase-1やRoquinがそれぞれ他のどのような蛋白質と複合体を形成し機能しているのかは不明である。そこで、Regnase-1やRoquinに結合する蛋白質をBioID法を用いて網羅的解析を行ってきた。現在までに、それぞれのタンパク質とビオチンリガーゼの融合タンパク質発現や、細胞内タンパク質のビオチン化に成功した。また、Regnase-1の非免疫細胞である肺上皮細胞における役割を解析し、pIgRやMuc5b、CCL28などの標的mRNAを分解することで、気道細菌感染応答の調節を担っていることを見出した。
1-2.Regnase-1ファミリーRNA分解酵素による時空間制御機構の解明:Regnase-1ファミリー分子であるN4BP1に着目し研究を行い、この分子が、Human Immunodeficiency Virus-1や他のレトロウイルス感染を抑制する機能を持つことを見出した。N4BP1は、HIV-1感染の後期過程で、HIV-1 mRNAに結合しこれを分解するRNA分解酵素として機能することを見出した。N4BP1の強制発現によりHIV-1タンパク質発現や感染抑制を認めること、マクロファージやT細胞におけるN4BP1欠損によりHIV-1感染に対し易感染性となることが明らかとなった。
2.コドンに隠された新たな免疫応答分子制御機構の解析
コドンバイアスがmRNA分解やタンパク質翻訳に与える影響を解析し、c-RelなどのmRNAにタンパク質コードを変化させないような変異を導入することにより、mRNAを安定化させることに成功した。さらに、CD45遺伝子もコドンバイアス変化により発現を調節できることを見出した。

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

本年度は、Regnase-1の肺上皮細胞での機能解析の結果、この分子が、緑膿菌気道感染に対しMucin産生やIgAの気道への分泌といった自然免疫に重要な機能を担うことを見出し、Regnase-1の気道免疫制御における重要性を明らかにすることができた(Nakatsuka et al., Mucosal Immunol 2018)。
また、Regnase-1ファミリー分子の機能としてN4BP1に着目し、この分子がHIV-1感染を抑制する因子として機能することを見出した(Yamasoba et al., Nature Microbiology In Press)。
Regnase-1やRoquin結合分子探索や、コドンバイアスを通じた免疫関連mRNA制御機能の解明に関しても順調に研究が進んでおり、進捗状況として、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

1.mRNA 3’ UTRを介した免疫細胞時空間制御機構の解析
1-1.Regnase-1およびRoquinによる時空間制御機構の解析:前年度に確立したBioIDシステムを用いて、Regnase-1やRoquinに結合する蛋白質を網羅的に解析する。そこで、マクロファージなど免疫細胞を用いて、休止期、および活性化急性期、後期のRegnase-1やRoquin複合体を、BioID法により網羅的に解析し比較を行うことで、Regnase-1とRoquin複合体の免疫活性化による時空間制御機構に迫る。:1-2.Regnase-1ファミリーRNA分解酵素による時空間制御機構の解明
N4BP1はHIV-1ウイルス認識だけではなく、宿主mRNAの認識、分解にも関わる知見を得つつある。本年は、N4BP1などRegnase-1ファミリー遺伝子欠損マウスを解析し、自然免疫、獲得免疫細胞の活性化における表現型を検討することで、免疫制御におけるRegnase-1ファミリー蛋白質の役割を解明する。また、CLIP-seq法を用いて網羅的に解析することで、Regnase-1ファミリー蛋白質が認識して結合する新たなmRNA構造を同定する。
2.コドンに隠された新たな免疫応答分子制御機構の解析:コドンバイアスによるmRNA安定性制御機構を解明するため、CD45.1/CD45.2システムを用いてCRISPR-Cas9スクリーニング用のレポータシステムを構築、スクリーニングを開始する。
3.mRNAエピトランスクリプトームを介した免疫制御機構の解明:マクロファージ、T細胞をマウスより単離し、TLRや抗原刺激に対するmRNAエピトランスクリプトーム変化を網羅的に解析する。mRNA修飾に関し最も頻度が高いm6Aメチル化に焦点を置き、m6A-seqを用いて解析、免疫応答におけるm6aメチル化領域の変化を解析する。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 11件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] ULM University/MDC Berlin(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ULM University/MDC Berlin
  • [国際共同研究] Stanford University/Chicago University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stanford University/Chicago University
  • [国際共同研究] Strasbourg University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Strasbourg University
  • [雑誌論文] N4BP1 restricts HIV-1 and its inactivation by MALT1 promotes viral reactivation2019

    • 著者名/発表者名
      Yamasoba D, Sato K, Ichinose T, Imamura T, Koepke L, Joas S, Reith E, Hotter D, Misawa N, Akaki K, Uehata T, Mino T, Miyamoto S, Noda T, Yamashita A, Standley DM, Kirchhoff F, Sauter D, Koyanagi Y, Takeuchi O.
    • 雑誌名

      Nature Microbiology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hassall’s corpuscles with cellular-senescence features maintain IFNα production through neutrophils and pDC activation in the thymus2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Jianwei、Sekai Miho、Matsui Takeshi、Fujii Yosuke、Matsumoto Mitsuru、Takeuchi Osamu、Minato Nagahiro、Hamazaki Yoko
    • 雑誌名

      International Immunology

      巻: 31 ページ: 127~139

    • DOI

      10.1093/intimm/dxy073

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Translation of Hepatitis A Virus IRES Is Upregulated by a Hepatic Cell-Specific Factor2018

    • 著者名/発表者名
      Sadahiro Akitoshi、Fukao Akira、Kosaka Mio、Funakami Yoshinori、Takizawa Naoki、Takeuchi Osamu、Duncan Kent E.、Fujiwara Toshinobu
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      doi: 10.3389/fgene.2018.00307

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Post-transcriptional regulation of immune responses by RNA binding proteins2018

    • 著者名/発表者名
      MINO Takashi、TAKEUCHI Osamu
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy, Series B

      巻: 94 ページ: 248~258

    • DOI

      10.2183/pjab.94.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulmonary Regnase-1 orchestrates the interplay of epithelium and adaptive immune systems to protect against pneumonia2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatsuka Yoshinari、Vandenbon Alexis、Mino Takashi、Yoshinaga Masanori、Uehata Takuya、Cui Xiaotong、Sato Ayuko、Tsujimura Tohru、Suzuki Yutaka、Sato Atsuyasu、Handa Tomohiro、Chin Kazuo、Sawa Teiji、Hirai Toyohiro、Takeuchi Osamu
    • 雑誌名

      Mucosal Immunology

      巻: 11 ページ: 1203~1218

    • DOI

      10.1038/s41385-018-0024-5

    • 査読あり
  • [学会発表] dentification of a host RNA binding protein as a novel HIV-1 restriction factor.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamasoba, D., Sato, K., Hotter, D., EReith, E., Koepke, L., Linsenmeyer, R., Standley, D.M., Sauter, D., Koyanagi, Y., and Takeuchi, O.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on Retroviruses
    • 国際学会
  • [学会発表] The ribonuclease Regnase-1 maintains iron homeostasis via the destabilization of iron-regulatory transcripts.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaga, M., Mino, T., and Takeuchi, O.
    • 学会等名
      RNA2018
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of CyclinJ in modulating innate immune cells and inflammation.2018

    • 著者名/発表者名
      Chong, Y.K., Tartey, S, and Takeuchi, O.
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages.
  • [学会発表] Regnase-1による炎症性mRNA分解機構2018

    • 著者名/発表者名
      三野享史
    • 学会等名
      第6回CCR4-NOT研究会
  • [学会発表] 新規RNA分解酵素によるHIV-1感染制御機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      山岨大智,佐藤佳,小柳義夫,竹内理
    • 学会等名
      第29回日本生体防御学会学術総会
  • [学会発表] mRNA分解による免疫調節機構とその制御2018

    • 著者名/発表者名
      竹内理
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第4回年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Posttranscriptional control of pro-inflammatory cytokine expression by Regnase-1 and Roquin2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Takeuchi
    • 学会等名
      WCP2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄代謝を制御する転写後調節機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      吉永正憲,三野享史,Bassik, M. C.,竹内理
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] SMG1はRegnase-1経路を介して炎症性mRNAを制御する2018

    • 著者名/発表者名
      三野享史,岩井紀貴,赤木宏太朗,山下暁朗,竹内 理
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
  • [学会発表] A型肝炎ウイルスIRES依存的翻訳は肝臓特異的因子により活性化される2018

    • 著者名/発表者名
      貞廣暁利,深尾亜喜良,小坂実央,滝沢直己,船上仁範,竹内理,Duncan, K.E.,藤原俊伸
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
  • [学会発表] Exploring the RNA Regulational Landscape via Codon Optimality.2018

    • 著者名/発表者名
      Hia, F.
    • 学会等名
      RNA Frontier Meeting 2018
  • [学会発表] RNA分解酵素Regnase-1による鉄代謝制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      竹内 理
    • 学会等名
      第42回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Post-transcriptional control of innate immune responses2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Takeuchi
    • 学会等名
      Japan-Germany Immunology Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MALT1-mediated cleavage of N4BP1, an antiviral RNase, contributes to the viral reactivation in latently HIV-1 infected cells2018

    • 著者名/発表者名
      山岨大智,佐藤佳,小柳義夫,竹内理
    • 学会等名
      第66回ウイルス学会学術集会
  • [学会発表] Innate immune Sensing and Regulation2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Takeuchi
    • 学会等名
      第66回ウイルス学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Regnase-1によるmRNA分解を介した免疫制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      竹内理
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Regnase-1は鉄代謝関連のmRNAを分解することで鉄恒常性を維持する2018

    • 著者名/発表者名
      吉永正憲,三野享史,竹内理
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] mRNA分解を介した免疫制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      竹内理
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] MALT1によるN4BP1の分解は潜伏感染HIV-1の再活性化を促進する2018

    • 著者名/発表者名
      山岨大智,佐藤佳,小柳義夫,竹内理
    • 学会等名
      第32回日本エイズ学会学術集会・総会
    • 招待講演
  • [学会発表] The role of CyclinJ as a Novel Regulator in Modulating Tumor-associated Macrophage (TAM).2018

    • 著者名/発表者名
      Chong, Y.K., and Takeuchi, O.
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • [学会発表] Critical roles of endonucleases Regnase-1 and Regnase-3 in early lymphopoiesis2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Uehata, Shinnosuke Yamada, Masaki Miyazaki, Hiroshi Kawamoto, Osamu Takeuchi
    • 学会等名
      Keystone Symposia, Transcription and RNA Regulation in Inflammation and Immunity (B1)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Critical Roles of an RNase N4BP1 in Anti-HIV-1 Host Defense and its Control by TCR Signaling2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Takeuchi
    • 学会等名
      Keystone Symposia, Transcription and RNA Regulation in Inflammation and Immunity (B1)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 炎症抑制用の組成物2018

    • 発明者名
      竹内理
    • 権利者名
      竹内理
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2)特願2018-054780

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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