リステリア属異種菌の遺伝子組換えによる病原因子と宿主免疫応答相関の分子機構解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22390082
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 光山 正雄 京都大学, 医学研究科, 教授 (10117260)
• キーワード: リステリア / 細胞内寄生菌 / 病原因子 / 免疫応答 / サイトカイン / マクロファージ

研究概要

細胞内寄生菌であるリステリア(Listeria monocytogenes)の主要病原因子による宿主自然免疫応答の修飾を明らかにする目的で、病原因子遺伝子の欠損変異株や組換え株を作出し、マウスマクロファージにおける各種サイトカイン応答およびインフラマソーム形成の変化を解析した。その結果、(1)感染マクロファージにおけるインフラマソーム形成にはAIM2およびNLRP3が細胞質内受容体としての認識に関わること、(2)そのインフラマソーム形成にはアダプターとしてのASCが必須であること、(3)ASCを介したインフラマソーム形成とcaspase-1の活性化には、SykおよびJNKを介したASCの特定部位(Tyr144)のリン酸化が重要であること、などが新たに見出された。これらは病原因子のなかでもlisteriolysin O(LLO)に依存しており、細胞質への脱出がこれらの応答を惹起していた。しかし、LLO遺伝子であるhlyを、LLOに相同性の高いivanolysin O(ILO)の遺伝子iloに置換した組換え株ではインフラマソームの形成が著明に減弱することから、LLOとILOのキメラタンパク質を産生する遺伝子を作製し、LLOのドメイン内での責任部位の決定を進めている。また、LLOに類似の病原因子pneumolysin(PLO)を産生するS.pneumoniaeの感染マクロファージでも、同様のASC依存的かつAIM2主体のインフラマソーム形成が起こることが判明した。
自然免疫応答として重要な1型インターフェロン産生には、リステリアの薬剤排出ポンプのひとつであるMdrTを介した菌体からのcyclic-di-AMP分泌が刺激因子として作用すること、その産生調節にはtetRによる抑制機構が作用することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初予定していたリステリアの主要病原因子遺伝子の欠損株の作製は終えることができた。スクリーニングでは、hly遺伝子欠損株のみに著明な宿主免疫応答誘導能の変化がみられたが、その他の欠損株での宿主免疫応答誘導の変化はあまりみられなかった。そこで、hly遺伝子欠損株を中心に、自然免疫応答におけるシグナル経路、インフラマソームの形成機構の詳細をより深く解析している。23年度成果には投稿中や改訂中のものがあり、年度内に知見の全ての公表に至らなかった点ではやや遅れているかもしれない。

今後の研究の推進方策

大幅な変更は予定していないが、各病原因子遺伝子の中でhly遺伝子の免疫応答への関与が際立って明確になったので、この遺伝子変異株にとくに焦点をあてた宿主免疫応答活性化の分子機構の最終的解明を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Evasion of human innate immunity without antagonizing TLR4 by mutant Salmonella enterica serovar Typhimurium having penta-acylated lipid A (2012)
  • 著者名/発表者名: Notohiro Matsuura, Kiyoshi Kawasaki, Kazuyoshi Kawahara, Masao Mitsuyama
  • 雑誌名: Innate Immunity 巻: 18(in press)(印刷中)
  • DOI: 10.1177/17534259/2440598
  • 査読あり
• [雑誌論文] HTLV-1 bZIP factor impairs cell-mediated immunity by suppressing production of Th1 cytokines (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sugata, Yorifumi Satou, Jun-ichirou Yasunaga, Hideki Hara, Kouichi Ohshima, Atae Utsunomiya, Masao Mitsuyama, Masao Matsuoka
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 ページ: 434-444
  • DOI: 10.1182/blood-2011-05-357459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical roles of ASC inflammasomes in caspase-1 activation and host innate resistance to Streptococcus pneumoniae infection (2011)
  • 著者名/発表者名: Rendong Fang, Kohsuke Tsuchiya, Ikuo Kawamura, Yanna Shen, Hideki Hara, Shunsuke Sakai, Takeshi Yamamoto, Teresa Fernandes-Alnemri, Ruili Yang, Eduardo Hernandez-Cuellar, Sita R.Dewamitta, Yanting Xu, Huixin Qu, Emad S.Alnemri, Masao Mitsuyama
  • 雑誌名: Journal of Immunology 巻: 187 ページ: 4890-4899
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1100381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of the Mycobacterium tuberculosis PPE37 protein in Mycobacterium smegmatis induces low tumour necrosis factor alpha and interleukin 6 production in murine macrophages (2011)
  • 著者名/発表者名: Sylvia Daim, Ikuo Kawamura, Kohsuke Tsuchiya, Hideki Hara, Takeshi Kurenuma, Yanna Shen, Sita R.Dewamitta, Shunsuke Sakai, Takamasa Nomura, Huixin Qu, Masao Mitsuyama
  • 雑誌名: Journal of Medical Microbiology 巻: 60 ページ: 582-591
  • DOI: 10.1099/jmm.0.026047-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] AIM2はインフラマソームの活性化に関与する (2011)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃介、光山正雄
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 62 ページ: 202-207
• [雑誌論文] リステリア (2011)
  • 著者名/発表者名: 光山正雄
  • 雑誌名: 感染と消毒 巻: 18 ページ: 32-36
• [学会発表] 致死性リステリア感染モデルにおけるASCの役割の解析/A host-detrimental role of ASC in a lethal infection with Listeria monocytogenes (2011)
  • 著者名/発表者名: 土屋晃介、原英樹、酒井俊祐、河村伊久雄、光山正雄
  • 学会等名: 第40回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Involvement of listeriolysin O-mediated inflammasome activation in bacterial virulence upon Listeria monocytogenes infection (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Hara, Kohsuke Tsuchiya, Takeshi Yamamoto, Ikuo Kawamura, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: 第40回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] 結核菌感染マクロファージのIL-1alpha産生におけるRD1遺伝子領域の役割/The RD1 locus in the Mycobacterium tuberculosis genome contributes to secretion of IL-1alpha from infected macrophages through the induction of calcium influx (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikuo Kawamura, Chen Xi, Shunsuke Sakai, Takeshi Yamamoto, Kohsuke Tsuchiya, Hideki Hara, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: 第40回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Listeria monocytogenesの菌株特異的なI型IFN誘導能の違いはtetRの自然発生的な欠損に依存する/A naturally occurring deletion in the tetR gene underlies drastic differences among virulent Listeria monocytogenes strains in the ability to induce type I IFNs and to secrete cyclic di-AMP (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yamamoto, Hideki Hara, Kohsuke Tsuchiya, Shunsuke Sakai, Ikuo Kawamura, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: 第40回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] リステリア感染における主要病原因子listeriolysin Oのインフラマソーム形成を介した病原性への関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原英樹、土屋晃介、山本武司、河村伊久雄、光山正雄
  • 学会等名: 第64回日本細菌学会関西支部総会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス学術交流会館(大阪府堺市)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] Role of vorilence determinant of intracellular parasitic bacteria in cytokine response of the infected macrophages (2011)
  • 著者名/発表者名: Masao Misuyama
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] The RD1 locus in the Mycobacterium Tubeculosis genome contributes to secretion of IL-1α from infected macrophages through the induction of calcium influx (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikuo Kawamura, Kohsuke Tsuchiya, Hideki Hara, Rendong Fang, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] A host-detrimental role of ASC in a lethal infection with Listeria monocytogenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Tsuchiya, Hideki Hara, Rendong Fang, Shunsuke Sakai, Daim Sylvia, Sita R Dewamitta, Xi Chen, Huixin Qu, Ikuo Kawamura, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Participation of inflammasome activation mediated by listeriolysin O in bacterial virulence upon Listeria monocytogenes infection (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Hara, Kohsuke Tsuchiya, Takeshi Yamamoto, Ikuo Kawamura, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Critical roles of ASC inflammasomes in caspase-1 activation and host innate resistance to Streptococcus pneumoniae infection (2011)
  • 著者名/発表者名: Rendong Fang, Kohsuke Tsuchiya, Ikuo Kawamura, Yanna Shen, Hideki Hara, Shunsuke Sakai, Takeshi Yamamoto, Ruili Yang, Edgar Eduardo Hernandez Cuellar, Sita R Dewamitta, Masao Mitsuyama
  • 学会等名: IUMS2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2011-09-08
• [図書] 疫・感染生物学(分担執筆) (2011)
  • 著者名/発表者名: 光山正雄
  • 総ページ数: 204
  • 出版者: 岩波書店
• [図書] 病原菌の今日的意味(分担執筆) (2011)
  • 著者名/発表者名: 光山正雄
  • 総ページ数: 799
  • 出版者: 医薬ジャーナル社