エンドトキシン認識機構におけるMDタンパクの役割についての研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14021012
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三宅 健介 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60229812)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤司 祥子 東京大学, 医科学研究所, 助手 (00325599)
• Keywords: 自然免疫 / Toll-like receptor / MD-2 / Lipopolyaccharide / 病原体

Research Abstract

自然免疫機構において、病原体認識のメカニズムは明らかではない。Toll-like receptors (TLRs)が病原体を認識してシグナルを伝達するが、その認識機構は分子レベルでの理解には至っていない。本研究ではグラム陰性菌の膜糖脂質であるエンドトキシン(LPS, Lipopolysaccharide)の認識に焦点を絞り、その認識機構の分子レベルでの解明を目的とする。LPSの認識にTLR4が必須であることはTLR4ミュータントマウスのLPS低応答性から明らかである。しかしながらTLR4は単独ではLPSを認識できない。我々はTLR4の細胞外ドメインに会合する分子MD-2を発見し、この分子がLPS認識に重要な役割を果たしていることを細胞株で示してきた。本年度は、個体レベルでのLPS応答におけるMD-2の役割を明らかにするために、MD-2ノックアウトマウスを作成し、そのLPS応答性を検討した。その結果、MD-2を欠損したB細胞、マクロファージ、樹状細胞などの免疫担当細胞はLPSにまったく反応せず、LPS投与による血中のサイトカイン産生はまったく認められなかった。MD-2欠損マウスはグラム陰性菌であるネズミチフス菌の感染に高い感受性を示し、またエンドトキシンショックには逆に抵抗性であった。これらの表現系はTLR4ミュータントマウスに類似しており、個体レベルにおいてもTLR4-MD-2複合体がLPSを認識していることが明らかになった。さらに我々はTLR4に対するMD-2の役割についても検討した。MD-2の欠損した線維芽細胞ではTLR4はゴルジ体に停滞しており、MD-2と会合してはじめて細胞表面に出られることを明らかにした。つまりMD-2がTLR4の細胞内での分布を制御していることを明らかにした。今後はMD-2のLPS認識における役割を明らかにする必要がある。

Research Products

• [Publications] Termeer, C.: "Oligosaccharides of Hyaluronan Activate Dendritic Cells via Toll-like Receptor 4"J. Exp. Med.. 195. 99-111 (2002)
• [Publications] Nagai, Y.: "Requirement for MD-1 in Cell Surface Expression of RP105/CD180 and B Cell Responsiveness to Lipopolysaccharide"Blood. 99. 1699-1705 (2002)
• [Publications] Bosisio D.: "Stimulation of toll-like receptor 4 expression in human mononuclear phagocytes by interferon-gamma : a molecular basis for priming and synergism with bacterial lipopolysaccharide"Blood. 99. 3427-3431 (2002)
• [Publications] Nagai, Y.: "Essential role of MD-1 in lipopolysaccharide responsiveness and Toll-like receptor 4 distribution"Nat. Immunol.. 3. 667-672 (2002)
• [Publications] Matsumoto, M.: "Establishment of a monoclonal antibody against human Toll-like receptor 3 that blocks double-stranded RNA-mediated signaling"Biochem. Biophys. Res. Commu.. 293. 1364-1369 (2002)
• [Publications] Abel B.: "Toll-like receptor 4 expression is required to control chronic Mycobacterium tuberculosis infection in mice"J. Immunol.. 169. 3155-3162 (2002)
• [Publications] Ogawa, T.: "Cell activation by Porphyromonas gingivalis lipid A molecule through Toll-like receptor 4-and myeloid differentiation factor 88-dependent signaling pathway"Int Immunol.. 11. 1325-1332 (2002)
• [Publications] Hijiya, N.: "Possible involvement of toll-like receptor 4 in endothelial cell activation of larger vessels in response to lipopolysaccharide"Pathobiology. 70. 18-25 (2002)
• [Publications] Miyake, K.: "Innate recognition of lipopolysaccharide by CD14 and toll-like receptor 4-MD-2 : unique roles for MD-2"Int Immunopharmacol.. 1. 119-128 (2003)