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トランスグルタミナーゼ (TG) は、タンパク質の架橋反応を触媒する生体に必須の酵素である。最近、キイロショウジョウバエのTGが腸管免疫を制御していることを見出した。腸管免疫制御の分子機構は未解決の問題である。そこで、本研究では腸管免疫におけるTGの機能を調べた。
まず、腸管免疫におけるTGの機能を調べるために、TGをRNAiした系統と、コントロール系統の、腸管における各種免疫関連因子の産生量を定量化した。その結果、主要な免疫経路であるimd経路の抗菌ペプチド群が、RNAi系統において著しく亢進していることが判明した。また、TGをRNAiした系統では、コントロール系統と比較して生存率が減少しており、高頻度で腸管上皮の細胞死が誘発されていた。興味深いことに、RNAi系統を無菌状態にすると、生存率は大幅に回復し、細胞死も認められなかった。さらに、RNAi系統の腸管抽出物を、無菌化した野生型系統に経口投与すると、生存率が低下した。以上より、TGは腸管免疫を負に制御し、腸内細菌叢の維持を行っていることが示唆された。そこで、TGをRNAiした系統とコントロール系統の腸内細菌叢の解析を行った。コントロールの系統では、抗菌ペプチド感受性が高い細菌群が50%以上占めていた一方で、TGをRNAiした系統では、抗菌ペプチド抵抗性を有するPseudomonas属が大半を占めていた。さらに、TGの基質を同定するために、TGの合成基質を用いた実験を行った。TGの合成基質を成虫に経口投与すると、imd経路の抗菌ペプチド発現に関与する転写因子に、TG依存的に取り込まれた。TGによる架橋様式を確かめるため、組換え体を用いた架橋実験を行ったところ、この転写因子はTGにより高度に架橋されることが明らかとなった。以上のことから、TGは転写因子を架橋して不活性化し、腸管免疫の恒常性維持に寄与していることが判明した。
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