研究課題
新興感染症「アナプラズマ症」の起因細菌であるAnaplasma phagocytophilum (Ap)は、顆粒球、特に好中球に感染する偏性寄生性細菌で、その細胞内感染過程は、初期、中期、後期の３段階に分けることができる。Apは感染初期から中期にかけて宿主細胞のアポトーシスを遅延させ、Apの増殖時間を確保する。感染中期では宿主細胞質内の寄生性小胞内で増殖する。この増殖形態は「モルラ」と呼ばれる。さらに、感染後期ではモルラが宿主細胞質内をほとんど占めるまでに成熟し、今度はアポトーシスを誘導して、細胞外へ脱出し新たな細胞へと感染を繰り返す。これまでの研究では感染初期に関するものが多く、本研究ではモルラ形成から細胞外脱出までの感染後期におけるApの分子感染維持機構について解析を進めている。我々のこれまでの研究で、マイクロアレイやリアルタムRT-PCR解析により、Ap感染で宿主細胞側の発現量が変動する種々のタンパク質分子を見出しており、本年度は、その中で特にAp感染によりその遺伝子発現が減少するXBP-1（小胞体ストレス応答調節因子）に着目し、Ap感染と小胞体ストレスとの関連性について分子レベルで探求した。その結果、XBP-1が関連する小胞体ストレスセンサーのIRE1αは、Ap感染により活性化され、Casepase-2を介して、Ap感染後期におけるアポトーシスを誘導している可能性が示唆された。また、別の小胞体ストレスセンサーであるPERKもAp感染により活性化され、その下流にあるCHOPを介したBcl-2発現抑制により、宿主細胞のアポトーシスを誘導する可能性があることが判った。
2: おおむね順調に進展している
研究に関してはおおむね順調に進んでいる。昨年度の研究で、Apの感染中期から後期にかけて、Apの細胞内増殖に関与する可能性の高い宿主側のタンパク質分子を絞り込むことができた。その中で、小胞体ストレス応答調節転写因子であるXBP-1はAp感染により遺伝子発現が持続的に抑制されることが判った。過度の小胞体ストレス誘導がアポトーシスを引き起こすことが知られているので、Ap感染後期の宿主細胞のアポトーシス誘導にはこのXBP-1の発現変動が関与する可能性が考えられた。そこで、このXBP-1に関連するタンパク質分子を中心にAp感染と小胞体ストレスとの関連性について、分子レベルで解析した。その結果、XBP-1に関連する小胞体ストレスセンサーのIRE1αがAp感染により活性化していること、さらに、Caspase-2阻害剤処理でAp感染後期に誘導されるアポトーシスが抑制されることを見出した。よって、Apは持続的小胞体ストレス状態で活性化されるIRE1α-Caspase-2経路により、感染後期でアポトーシスを誘導している可能性が示唆された。一方で、別の小胞体ストレスセンサーとして知られているPERKについても調べたところ、このPERKもAp感染により活性化していることが判った。PERKを介する経路においては、その下流にあるCHOPが抗アポトーシス活性を持つBcl-2の発現を抑制し、アポトーシスを誘導することが知られている。そこで、このPERKを介する経路についても調べた結果、Ap感染は宿主細胞のPERKを活性化するとともに、CHOPの発現量を増加させ、感染後期におけるBcl-2 mRNAの発現を抑制することも判った。したがって、Ap感染はPERK-CHOP経路によっても、宿主細胞のアポトーシスを誘導している可能性が考えられた。
本年度の研究により、Apの感染後期において誘導される宿主細胞のアポトーシスは小胞体ストレス（IRE1α-Caspase-2経路およびPERK-CHOP経路）を介して起こっているものと思われ、Ap感染後期における細胞内寄生性機構の一部を明らかにするという、本研究のおよその目標に達することができた。ただ、今回得られた結果から、もう少し研究を発展させることも可能であると考えられた。本研究の対象としているApは偏性寄生性細菌で、増殖速度も遅いので、培養に時間がかかること、および試料調整もデリケートで難しいため、その発展的研究は年度内に実施することができなかった。そこで、平成25年度の予算を一部次年度に繰り越して、以下の発展的研究を遂行することとした。前述のように、Apは感染後期には小胞体ストレス介して宿主細胞のアポトーシスを誘導し、細胞外へ脱出して新たな細胞へと感染を繰り返すことが推定されたが、Apは感染初期から中期にかけては宿主細胞のアポトーシスを遅延させて、Apの増殖時間を確保している。よって、感染初期から中期において、小胞体ストレスセンサーのIRE1αが宿主細胞アポトーシスの遅延と関与している可能性について、IRE1αの過剰発現およびノックアウト細胞を用いたAp感染実験により解析する予定である。
本年度の研究により、Ap感染後期における細胞内寄生性機構の一部を明らかにするという、本研究のおよその目標に達することができた。ただ、今回得られた結果から、もう少し研究を発展させることも可能であると考えられた。本研究の対象としているApは偏性寄生性細菌で、増殖速度も遅いので、培養に時間がかかること、および試料調整もデリケートで難しいため、その発展的研究は年度内に実施することができなかった。そこで、平成25年度の予算を一部次年度に繰り越して、Apが感染初期から中期にかけて宿主細胞のアポトーシスを遅延させ、Apの増殖時間を確保する分子メカニズムを今回得られた小胞体ストレス関連分子を指標に解析する。次年度繰越金については、主に消耗品で、特にアナプラズマの培養や感染実験に必要な試薬類の購入に充てる。
すべて 2014
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)
Emerg. Infect. Dis.
巻: 20 ページ: 508-509
10.3201/eid2003.131337
