自然免疫分子STINGのオルガネラ局在に応じた活性制御機構とその破綻による疾患

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03202
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 向井 康治朗 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90767633)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 自然免疫 / オルガネラ / 小胞体 / ゴルジ体

研究実績の概要

自然免疫は異物を排除するための先天的に備わっているシグナル伝達経路であり、STING経路はDNAウイルス感染など細胞質DNAに応答する主要な自然免疫応答経路の１つである。研究代表者はこれまでに、小胞体膜タンパク質STINGの活性化に細胞内輸送が必須であることを見出し、その活性化の実体がゴルジ体で起きるSTINGのパルミトイル化であることを発見した。さらに最近、定常状態においてCOP-I小胞輸送を介してSTINGを小胞体に維持する機構や、リソソームが活性化後のSTINGを分解する機構が破綻すると、過剰なI型IFN応答とそれに伴う炎症性疾患に繋がる予備的知見を得た。そこで本研究では、これら膜輸送経路がSTINGの活性化を負に制御する分子機構を明らかにし、その機構の破綻に起因する疾患の新規治療法を提案することを目指す。
本年度は特にSTING経路の活性化収束機構に焦点をあてて解析を行った。 その結果、リサイクリングエンドソームを通過した後のSTINGがリソソームで分解されることを見出した。このSTINGのリソソーム分解に必要な遺伝子をsiRNAスクリーニングにより探索したところ、Tsg101やVps4などのESCRT複合体タンパク質を同定することができた。Tsg101を発現抑制した細胞では、活性化後のSTINGがリソソーム内に取り込まれなくなり、刺激依存的なTBK1やSTINGのリン酸化が持続することでI型インターフェロン産生が増強することを見出した。さらにSTINGアゴニスト刺激により、細胞質中のTsg101がリサイクリングエンドソーム上のSTINGへリクルートされる結果を得た。

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

当初の計画通り、超解像ライブイメージング解析、電子顕微鏡解析、siRNAスクリーニングを行い、STINGの活性化収束にESCRT複合体が関与することを明らかにすることができたことから、研究が順調に進んでいるものと判断した。

今後の研究の推進方策

ヘルペスウイルス感染モデルなどを用い、より生体内でSTINGが活性化する条件に近づけた状態で、STINGのりそそーむ分解がシグナルの収束に必要であるかを解析していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Lysosomal vesiculophagy terminates STING signalling (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuchitsu Yoshihiko、Mukai Kojiro、Takaada Yuki、Shinojima Ayumi、Hamano Shiori、Uematsu Rei、Ogawa Emari、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Uemura Takefumi、Arai Hiroyuki、Waguri Satoshi、Taguchi Tomohiko
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 485012
  • DOI: 10.1101/2022.03.20.485012
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Specific association of TBK1 with the trans-Golgi network following STING stimulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kemmoku Haruka、Kuchitsu Yoshihiko、Mukai Kojiro、Taguchi Tomohiko
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 47 ページ: 19～30
  • DOI: 10.1247/csf.21080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A cell-free assay implicates a role of sphingomyelin and cholesterol in STING phosphorylation (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kanoko、Niki Takahiro、Ogawa Emari、Fumika Kiku、Nishioka Yu、Sawa Masaaki、Arai Hiroyuki、Mukai Kojiro、Taguchi Tomohiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 11996
  • DOI: 10.1038/s41598-021-91562-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Role of Phosphatidylserine in the Function of Recycling Endosomes (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Junya、Uchida Yasunori、Mukai Kojiro、Lee Shoken、Matsudaira Tatsuyuki、Taguchi Tomohiko
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 783857
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.783857
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aberrant localization of CDC42 C-terminal variants to the Golgi apparatus drives pyrin inflammasome-dependent autoinflammation (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishitani-Isa, M., Mukai, K., Honda, Y., Nihira, H., Tanaka, T., Shibata, H., Kodama, K., Hiejima, E., Izawa, K., Kawasaki, Y., Osawa, M., Katata, Y., Onodera, S., Watanabe, T., Kure, S., Takita, J., Ohara, O., Saito, M. K., Nishikomori, R., Taguchi, T., Sasahara, Y., and Yasumi, T.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 458902
  • DOI: 10.1101/2021.09.03.458902
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] STING Operation at the ER/Golgi Interface (2021)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Tomohiko、Mukai Kojiro、Takaya Eiko、Shindo Ruri
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 12 ページ: 1629
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.646304
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 自然免疫分子STINGの小胞体局在維持機構とその破綻に起因する疾患 (2021)
  • 著者名/発表者名: 向井康治朗,小川笑満里,植松黎,朽津芳彦,菊史佳,植村武文,和栗聡,鈴木健裕,堂前直,新井洋由,SHUM Anthony K,田口友彦
  • 学会等名: 日本細胞生物学会大会(Web) 2021年
• [学会発表] Homeostatic regulation of STING by retrograde membrane traffic to the ER (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojiro Mukai,Anthony K. Shum,Tomohiko Taguchi
  • 学会等名: ASBMB Annual Meeting 2021
  • 国際学会
• [図書] The Lipid (2021)
  • 著者名/発表者名: 向井 康治朗
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: (株)メディカルレビュー社
  • ISBN: 9784779224430
• [図書] 実験医学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 向井 康治朗
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: (株)羊土社
  • ISBN: 9784758125444