自然免疫におけるTLR4を介したリポ多糖(LPS)認識と活性化の分子機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680719
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 牟田 達史 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (60222337)
• Keywords: 自然免疫 / マクロファージ / toll-like receptor (TLR) / β-グルカン / NF-κB / curdlan / 真菌 / 炎症

Research Abstract

哺乳動物では、リポ多糖(LPS)に代表される様々な細菌由来成分、あるいはウイルス由来の成分が、Toll-like receptor(TLR)を介して自然免疫担当細胞を活性化することが明らかにされている。一方、細菌と並んで重要な病原微生物である真菌に対する細胞応答反応については、未だ不明な点が多い。本研究では、TLRによる病原微生物の分子認識と細胞活性化の分子機構の解明を目的に、真菌表層のβ-glucanに着目し、そのマクロファージ活性化能について解析した。
様々なβ-glucanの活性をNF-κBの活性化を指標に検討したところ、直鎖状(1→3)-β-D-glucanであるcurdlanに最も強い活性を認めた。中性の水溶液に不溶のcurdlanは、50-300mMのNaOHを用いて溶解することによって、その活性が著しく増強された。curdlanは、NF-κBを活性化すると共に、tumor necrosis factor-α、macrophage inflammatory protein-2、inducible nitric-oxide synthaseの発現を誘導した。この活性は、LPSの活性を中和するpolymyxin B処理によって抑制されなかった。一方curdlanの活性は、カブトガニFactor Gのβ-glucan結合ドメインや、短鎖(1→3)-β-D-glucanによって濃度依存的に抑制された。さらに、curdlanに対する細胞応答は、TLR/IL-1受容体に共通するアダプター分子MyD88の変異体の遺伝子導入により抑制された。従って、直鎖状(1→3)-β-D-glucanは、その高次構造に依存してマクロファージ刺激活性をもつことが明らかになり、その受容体は、TLRのようなToll/IL-1 receptor-like(TIR)ドメインを含む膜タンパク質であることが強く示唆された。

Research Products

• [Publications] Muta, T., et al.: "IκB-ζ, a New Anti-inflammatory Nuclear Protein Induced by Lipopolysaccharide, Is a Negative Regulator for Nuclear Factor-κB"Journal of Endotoxin Research. (in press).
• [Publications] Nomura, S. et al.: "Purification and Characterization of Human Soluble CD14 Expressed in Pichia pastoris"Protein Purification and Expression. (in press).
• [Publications] Eto, A., et al.: "Essential Roles for NF-κB and a Toll/IL-1 Receptor Domain-Specific Signal(s) in the Induction of IκB-ζ"Biochemical and Biophysical Research Communication. 301・2. 495-501 (2003)
• [Publications] Kataoka, K., et al.: "Activation of Macrophages by Linear (1→3)-β-D-Glucans : IMPLICATIONS FOR THE RECOGNITION OF FUNGI BY INNATE IMMUNITY"Journal of Biological Chemistry. 277・39. 36825-36831 (2002)
• [Publications] Nakamuta M, et al.: "Bisphenol A Diglycidyl Ether (BADGE) Suppresses Tumor Necrosis Factor-α Production as a PPARγ Agonist in the Murine Macrophage-like Cell Line, RAW 264.7"Cell Biology International. 26・3. 235-241 (2002)
• [Publications] Takaki, Y., et al.: "Duplicated Binding Sites for (1→3)-β-D-Glucan in the Horseshoe Crab Coagulation Factor G"Journal of Biological Chemistry. 277・16. 14281-14287 (2002)
• [Publications] 牟田 達史: "自然免疫:全ての多細胞生物がもつ共通の生体防御機構"福岡医学雑誌. 93・9. 172-177 (2002)
• [Publications] Kairies, N. et al.: "The 2.0 Å Crystal Structure of Tachylectin 5A Provides Evidence for the Common Origin of the Innate Immunity and the Blood Coagulation Systems"Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America. 98・24. 13519-13524 (2001)
• [Publications] Muta, T., et al.: "Essential Roles of CD14 and Lipopolysaccharide-binding Protein for Activation of Toll-like receptor (TLR) 2 as Well as TLR4"European Journal of Biochemistry. 268・16. 4580-4589 (2001)
• [Publications] Yamazaki, S., et al.: "A Novel IκB Protein, IκB-ζ, Induced by Proinflammatory Stimuli, Negatively Regulates Nuclear Factor-κB in the Nuclei"Journal of Biological Chemistry. 276・29. 27657-27662 (2001)
• [Publications] Uchimura, K., et al.: "Activation of Retinoic X Receptor and Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ Inhibits Nitric Oxide and Tumor Necrosis Factor-α Production in Rat Kupffer Cells"Hepatology. 33・1. 91-99 (2001)
• [Publications] 牟田 達史: "系統発生的視点からみたToll/TLRシステム"炎症と免疫. 9・5. 541-549 (2001)
• [Publications] Kawabata, S. et al.: "Phylogenetic Perspectives on the Vertebrate Immune System"Kluwer Academic/Plenum Publishers. 383 (2001)