微小管を介して誘導される炎症応答の分子機序解明と統御法開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25670027
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 齊藤 達哉 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授 (60456936)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 自然免疫 / 炎症 / オルガネラ / サイトカイン / マクロファージ / 微小管 / 翻訳後修飾

研究概要

自然免疫関連受容体であるNLRP3は、リソソーム・ファゴソームの損傷に応じて情報伝達因子ASCおよびプロテアーゼCaspase-1と共にNLRP3インフラマソームを形成し、炎症性サイトカインIL-1ベータの産生を介して炎症を惹起する。尿酸塩結晶などの刺激性粒子によるNLRP3インフラマソームの過剰な活性化は痛風などの炎症性疾患の発症要因となるため、NLRP3インフラマソーム活性化を阻害する化合物の同定は重要な研究課題である。我々は、化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを行い、痛風治療薬であるコルヒチンがNLRP3インフラマソームの活性化を抑制することを見出した。微小管は尿酸塩結晶などの刺激に応じてミトコンドリアを微小管形成中心方向へと輸送することにより、小胞体上のNLRP3とミトコンドリア上のASCの近接を誘導し、NLRP3インフラマソームの活性化を促進する。コルヒチンなどのチューブリン重合阻害剤は、微小管依存的に誘導される小胞体とミトコンドリアの近接を介したNLRP3インフラマソームの活性化を抑制する。尿酸塩結晶などの刺激性粒子は、ミトコンドリアの損傷を惹起するため、細胞内NADが減少してNAD依存性のアルファチューブリン脱アセチル化酵素であるSIRT2の活性が低下する。SIRT2の活性低下はアセチル化アルファチューブリンを増加させるため、ダイニン依存的なミトコンドリアの輸送を介したNLRP3とASCの近接が誘導される。損傷ミトコンドリア由来の活性酸素種は、NLRP3インフラマソームの直接的な活性化を誘導するが、NLRP3とASCの近接には影響を与えない。これらの解析結果は、NLRP3を活性酸素種が直接的に活性化する経路に加えて、NLRP3からASCへの情報伝達を行うための場を整える微小管依存的な経路がNLRP3インフラマソームの活性化に関わることを示している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究目的に関連する原著論文をコレスポンディングオーサーとして発表し、また新たに投稿した原著論文がリビジョンの状態にある。また、これらの研究成果について、多くの学術集会において招待講演を行った。さらに、これまでの業績が評価され、平成26年度日本薬学会奨励賞を受賞した。

今後の研究の推進方策

微小管に着目した解析を行い、オルガネラの空間配置を制御する因子を同定し、NLRP3インフラマソームの活性化機序を明らかにする。さらに、同定した因子が生活習慣病の発症に絡んでいるかどうかについて解析する。

次年度の研究費の使用計画

スクリーニングが順調に進んだため、実験費用が当初の見積もりよりも下回った。一方で、制御因子候補が多数同定されたため、H26年度の実験費用は増加する見込みである。また、論文の出版を見越してリプリント費用をH25年度に計上したが、当該論文は投稿中の段階であり、リプリント費用はH26年度に必要となる見込みである。
H25年度に同定した制御因子候補が、真の制御因子であることを確認する。これまでの研究成果を国際学術雑誌に原著論文として発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Role of the mouse and human autophagy proteins in IFN-γ-induced cell-autonomous responses against Toxoplasma gondii (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohshima J, Lee Y, Sasai M, Saitoh T, Ma JS, Kamiyama N, Matsuura Y, Suh PG, Hayashi M, Ebisu S, Brummelkamp TR, Takeda K, Akira S, Yamamoto M.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 192 ページ: 3328-3335
  • DOI: doi: 10.4049/jimmunol.1302822.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Innate immune response induced by baculovirus attenuates transgene expression in mammalian cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono C, Ninomiya A, Yamamoto S, Abe T, Wen X, Fukuhara T, Sasai M, Yamamoto M, Saitoh T, Satoh T, Kawai T, Ishii KJ, Akira S, Okamoto T, Matsuura Y.
  • 雑誌名: J Virol. 巻: 88 ページ: 2157-2167
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.03055-13.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy proteins control goblet cell function by potentiating reactive oxygen species production (2013)
  • 著者名/発表者名: Patel KK, Miyoshi H, Beatty WL, Head RD, Malvin NP, Cadwell K, Guan JL, Saitoh T, Akira S, Seglen PO, Dinauer MC, Virgin HW, Stappenbeck TS.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32 ページ: 3130-3144
  • DOI: doi: 10.1038/emboj.2013.233.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recruitment of the autophagic machinery upstream of LC3 is mediated by ubiquitin on host endosomal membranes during infection-induced autophagy (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujita N, Morita E, Itoh T, Tanaka A, Nakaoka M, Osada Y, Umemoto T, Saitoh T, Nakatogawa H, Kobayashi S, Haraguchi T, Guan JL, Saito K, Ishibashi K, Akira S, Fukuda M, Noda T, Yoshimori T.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 203 ページ: 115-128
  • DOI: doi: 10.1083/jcb.201304188.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy sequesters damaged lysosomes to control lysosomal biogenesis and kidney injury (2013)
  • 著者名/発表者名: Maejima I, Takahashi A, Omori H, Kimura T, Takabatake Y, Saitoh T, Yamamoto A, Hamasaki M, Noda T, Isaka Y, Yoshimori T.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32 ページ: 2336-2347
  • DOI: doi: 10.1038/emboj.2013.171.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc-finger antiviral protein mediates retinoic acid inducible gene I-like receptor-independent antiviral response to murine leukemia virus (2013)
  • 著者名/発表者名: Lee H, Komano J, Saitoh Y, Yamaoka S, Kozaki T, Misawa T, Takahama M, Satoh T, Takeuchi O, Yamamoto N, Matsuura Y, Saitoh T, Akira S.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 110 ページ: 12379-12384
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1310604110.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtubue-driven spatial arrangement of mitochondria promotes activation of the NLRP3 inflammasome (2013)
  • 著者名/発表者名: Misawa T, Takahama M, Kozaki T, Lee H, Zou J, Saitoh T, Akira S.
  • 雑誌名: Nat Immunol. 巻: 14 ページ: 454-460
  • DOI: doi: 10.1038/ni.2550.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy in infection, inflammation and immunity (2013)
  • 著者名/発表者名: Deretic V, Saitoh T, Akira S.
  • 雑誌名: Nat Rev Immunol. 巻: 13 ページ: 722-737
  • DOI: doi:10.1038/nri3532.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macrophages control innate inflammation (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira S, Misawa T, Satoh T, Saitoh T
  • 雑誌名: Diabetes Obes Metab. 巻: 15 ページ: 10-18
  • DOI: doi: 10.1111/dom.12151.
• [雑誌論文] 自然免疫と痛風関節炎 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、三澤拓馬、審良静男
  • 雑誌名: 高尿酸血症と痛風 巻: 21 ページ: 14-18
• [雑誌論文] 微小管を介したミトコンドリアの局在変化はNLRP3インフラマソームの活性化を促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、三澤拓馬、審良静男
  • 雑誌名: 分子消化器病 巻: 10 ページ: 99-102
• [雑誌論文] オートファジーと炎症 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 28 ページ: 23-26
• [学会発表] 自然免疫応答の制御における細胞内分解系の役割
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of innate immune response by autophagy
  • 著者名/発表者名: Saitoh T
  • 学会等名: 17th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research International
  • 発表場所: Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] NLRP3インフラマソームの活性化に起因する痛風の発症
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉
  • 学会等名: 第47回日本痛風・核酸代謝学会総会
  • 発表場所: 神戸
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of innate immune response occurring in cellular microcompartments
  • 著者名/発表者名: Saitoh T
  • 学会等名: 第42回日本免疫学会総会
  • 発表場所: 幕張
  • 招待講演
• [学会発表] RNAウイルスに対する感染防御応答におけるZinc-finger antiviral proteinの役割
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、Lee Hanna、児崎達哉、三澤拓馬、高濱充寛、佐藤荘、竹内理、斉藤愛記、山岡昇司、山本直樹、松浦善治、駒野淳、審良静男
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] オートファジー関連因子による自然免疫の制御
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、審良静男
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] 微小管を介したミトコンドリアの局在変化はNLRP3インフラマソームの活性化を促進する
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、三澤拓馬、審良静男
  • 学会等名: 第22回日本Cell Death学会学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 化合物ライブラリースクリーニングによるNLRP3インフラマソーム阻害剤の同定
  • 著者名/発表者名: 齊藤達哉、三澤拓馬、審良静男
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第8回年会
  • 発表場所: 東京
• [図書] BIOLOGICAL DNA SENSOR, Chapter 4, Page 83-100. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saitoh T
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: Academic Press (Elsevier)
• [備考] 論文解説: Nat Immunol. 2013, 14, 454-460.
  • URL: http://shushoku-signal.com/result/23502856.html