2017 Fiscal Year Annual Research Report
Engulfment of apoptotic cells and asymmetry of plasma membranes
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15H05785
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
長田 重一 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 寄附研究部門教授 (70114428)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | アポトーシス / 自然免疫 / リン脂質 / マクロファージ / 貪食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アポトーシスを起こした細胞はフォスファチジルセリン(PtdSer) を“eat me”シグナルとして提示し、マクロファージによって貪食される。私達は、死細胞の貪食に関与する分子(Tim4, MER, MFG-E8)を同定するとともに、PtdSerを細胞膜の内膜と外膜の間でスクランブルさせる分子（スクランブラーゼ, Xkr8およびTMEM16F）、外膜から内膜へ移動させる分子 (フリッパーゼ, ATP11C)を同定してきた。本研究はこれら分子の作用機序、生理作用を明らかにすることを目的としている。
本年度は、TMEM16Fの第IVおよび第V番目膜貫通領域に存在する親水性アミノ酸がリン脂質のスクランブリングに必須であることを見出した。この結果はTMEM16Fによるリン脂質の転移において親水性の残基がTMEM16F膜貫通領域の親水性残基を楚石(stepping stone)として用いているモデルを支持している。一方、ATP11Cと複合体を形成するCDC50Aに“error-prone PCR”を用いて普遍的に変異を導入、その変異体の細胞生物学的、生化学的解析から、CDC50AはATP11Cに対するシャペロンとしてばかりでなくそのATPase活性、フリッパーゼ活性にも寄与していることを見出した。また、Xkr8スクランブラーゼはアポトーシスを起こした胸腺T-細胞、脾臓リンパ球、老化した好中球でのPtdSer暴露、これら細胞のマクロファージによる貪食に必須であることを見出した。Xkr8遺伝子欠損マウスはSLE-typeの自己免疫疾患を発症し、死細胞や老化した細胞の速やかな貪食分解が生体の恒常性維持に必須であることを証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２層からなる細胞膜の内膜、外膜の間をスクランブラーゼやフリッパーゼによってどのようにリン脂質が転移するか、細胞生物学・生化学の大きな謎として残されている。今回、TMEM16Fスクランブラーゼの膜貫通領域に存在する親水性アミノ酸がセリンやコリンなどの親水基からなるリン脂質頭部の“stepping stone”として作用するとのモデルはこの謎に一つの解答を与えるものであり、高く評価される。また、CDC50AがP4-type ATPase に対するシャペロンとしてばかりでなく、細胞膜上でATP11Cのフリッパーゼにも関与しているとの結果は意外な結果であり、ATP11Cの活性機構を解明する上で大切な結果となった。また、カスパーゼによって活性化される３個のスクランブラーゼのうち、Xkr8遺伝子の欠損のみで対応する死細胞が貪食されなくなったことは、これまで細胞株で得られた結果をin vivoで確認するものである。これらの結果は４編のPNAS、１編のJBCの論文として発表している。また、雑誌社からの依頼でAnnu. Rev. Immunol.、Nat. Rev. Immunol.やCell Death Diff.に総説を執筆するとともに、数多くの国際会議で講演した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ATP11C遺伝子を欠損したマウスはBリンパ球の数が顕著に減少する。また、ATP11A欠損マウスは発生途上で死滅する。ATP11AとATP11Cは共に細胞膜に局在し、フリッパーゼとして作用する。これらは一見種々の組織に普遍的に発現している。それではなぜ、それぞれの遺伝子欠損マウスが異常を示すのであろうか。それぞれの遺伝子の発現を慎重に検討するとともに、これらフリッパーゼの作用を確認する。また、ATP11Cノックアウトマウスの骨髄Bリンパ球、ATP11Aノックアウトマウス胚細胞におけるリン脂質、PtdSerの分布を解析する。
ところでアポトーシス細胞の貪食に関与しているTAM受容体は本来、がん遺伝子(oncogene)として単離された遺伝子である。私たちはマクロファージによる死細胞の貪食にはPtdSer受容体であるTim4がTAMの活性を増強することを見出しているがこのことはTAMを介した細胞の増殖に適用できるであろうか。IL-3依存細胞株にTAM受容体、Tim4を発現させることにより検討する。
Xkr8以外にXkr4, Xkr9がカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして作用する。Xkr4は脳で発現されているのに対しXkr9は腸で発現している。腸でのXkr9の生理作用を検討するために、マウスXkr9モノクローナル抗体を樹立するとともに、Xkr9ノックアウトマウスを作成する。
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Research Products
(28 results)
