抗体遺伝子クラススイッチ組換え及び体細胞突然変異に於けるAIDの役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14770141
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長岡 仁 京都大学, 医学研究科, 講師 (20270647)
• Keywords: AID / クラススイッチ組み換え / 体細胞突然変異 / 抗体遺伝子 / S領域

Research Abstract

B細胞は、抗原とであった後、ヘルパー細胞依存的に胚中心を形成する。胚中心において、B細胞はその抗体遺伝をDNAレベルで改編する。第一は、体細胞突然変異(SHM)である。これは主に点変異を抗体可変領域遺伝子に高頻度で蓄積されるもので、その中から抗原親和性の高い変異クローンが選択されることが、抗体の親和性成熟の分子基盤である。第二は、抗体定常部領域遺伝子(C)のクラススイッチ組み替え(CSR)で、C-mu遺伝子の5'側にあるスイッチ領域(S-mu)と、delta以外の定常領域遺伝子の5'側に各々存在するスイッチ領域(S)間で組み替えが起りその間のDNAを欠失させる事で下流の定常領域遺伝子が可変領域遺伝子のすぐ下流に位置する様になる。その結果B細胞はIgM/D以外のアイソタイプの抗体産生能を獲得する。近年、SHM, CSR両方に必須の蛋白質AID(activation induced deaminase)がその遺伝子のノックアウト及びヒトの遺伝子解析から同定された。この発見により少なくとも1つの重要なステップが共用されている事が強く示唆されるが、AIDの機能は今だ明らかでは無い。どの段階にAIDの機能が必要かを明らかにするため、まずCSR, SHM刺激を受けたAID欠損細胞でDNAの、単鎖、二重鎖切断が起きているかを検討し、AIDがDNA切断ステップに効くのか、その後の修復ステップに関与しているのかを明らかにするため、マウス正常細胞に、LPA/IL-4でCSRをinvitroで誘導し、その時に起るS領域のmicro-deletionを検出する為、ゲノムDNAwoPCRで増幅クローニングし、塩基配列を決定した。興味深いことに、CSR組み換えのおきていないアレルにおいてもSHM様の点変異が刺激依存性に蓄積することが明らかになった。この変異はAID欠損で完全になくなり、AID欠損B細胞にレトロウィルスでAIDの発現を戻してやることで、回復する。この点変異はパターンがSHMとCSR両方の特徴に合致することとと合わせ、AIDが両現象共通の初期段階おそらくはDNA切断ステップに重要であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Hitoshi Nagaoka: "Activation-Induced Deaminase (AID)-directed Hypemutation in the Immunoglobulin S Reglon : Implication of AID Involvement in a Common Step of Class Switch Recombination and Somatic Hypermutation"J.Exp.Med.. 195.4. 529-534 (2002)
• [Publications] Kiyotsugu Yoshikawa: "AID Enzyme-Induced Hypermutation in an Actively Transcribed Gene in Fibroblasis"Science. 296. 2033 (2002)
• [Publications] Sidonia Fagarasan: "Critical Roles of Activation-Induced Cytidine Deaminase in the Homeostasis of Gut Flora"Science. 296. 1424 (2002)