共同発表：炎症反応を制御する新たな分子を発見～過剰な炎症反応が起きないようにする仕組みの一端を解明～

理化学研究所（理研）統合生命医科学研究センター炎症制御研究チームの小野瑠美子　大学院生　リサーチ・アソシエイト、田中貴志　チームリーダーと和歌山県立医科大学医学部先端医学研究所の改正恒康　教授の共同研究チームは、炎症反応を制御する新たな分子を発見しました。

生体にウイルスや細菌が感染すると、まず樹状細胞^注１）という免疫細胞がこれらの病原体を認識し、炎症反応という一連の免疫反応を起こすことにより、侵入した病原体を攻撃します。ところが、この炎症反応が、何らかの原因で過剰に、しかも無制限に起こってしまうと、アレルギー疾患や自己免疫疾患^注２）となることが知られています。このことから、生体は免疫系を効率的に活性化するだけでなく、逆に抑制するシステムも備えており、炎症反応が過剰にならないように巧妙に調節していると考えられています。

樹状細胞による炎症反応の発動には、「ＮＦ－κＢ^注３）」という核内の転写因子の活性化が極めて重要であることが知られています。ＮＦ－κＢは普段は細胞質に存在していますが、病原体の感染などで樹状細胞が活性化されると核内に移動し、炎症性サイトカイン^注４）などの炎症反応に必要なさまざまな遺伝子を活性化させ炎症反応を誘導します。

共同研究チームは、「ＰＤＬＩＭ１」という細胞質内に存在するタンパク質が、ＮＦ－κＢと結合してＮＦ－κＢの核内への移動を妨げることにより、炎症反応を抑制することを発見しました。さらに、このＰＤＬＩＭ１によるＮＦ－κＢの核内移動の抑制には、ＰＤＬＩＭ１が、細胞骨格タンパク質であるアクチンに結合しているαアクチニン^注５）というタンパク質と結合することが重要だと分かりました。

実際、ＰＤＬＩＭ１を欠損させたマウスの樹状細胞では、ＮＦ－κＢの核への移動が亢進しており、正常マウスと比べて、炎症性サイトカインの産生量が２～３倍に増えていることが分かりました。

今回解明したＰＤＬＩＭ１による炎症反応の抑制機構は、アレルギー疾患や自己免疫疾患の治療を目的とした人為的な免疫制御法の開発に役立つと期待できます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）戦略創造研究推進事業の一環として行われました。成果は、英国のオンライン科学雑誌『Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｒｅｐｏｒｔｓ』（１２月１８日付け）に掲載されます。

＜背景＞

生体にウイルスや細菌が感染すると、まず樹状細胞という免疫細胞がこれらの病原体を認識し、炎症反応という一連の免疫反応を起こすことにより、侵入した病原体を攻撃します。樹状細胞は細胞膜上のＴｏｌｌ（トール）様受容体（ＴＬＲ）^注６）というセンサーを使って病原体を認識します。そしてＴＬＲから細胞内へシグナルが伝わり、最終的に転写因子「ＮＦ－κＢ」が活性化します。活性化したＮＦ－κＢは、炎症反応に必要な多くの遺伝子が順序よく働くように指令を出し、炎症反応の開始と進行に必要不可欠な役割を果たしています。ところが、このＮＦ－κＢが過剰に活性化して免疫細胞が暴走するような状態が続くと、アレルギー疾患や炎症性疾患、自己免疫疾患を発症することが報告されています。このため、正常な免疫応答を保ちながらこれら疾患の発症を防ぐには、ＮＦ－κＢの活性をオンにするだけでなく、それを適切な時点でオフにするシステムが非常に重要です。

田中貴志　チームリーダーらは２００７年、核内タンパク質「ＰＤＬＩＭ２（ＰＤＺ　ａｎｄ　ＬＩＭ　ｄｏｍａｉｎ　ｐｒｏｔｅｉｎ　２）^注７）」が、ＮＦ－κＢの分解を誘導することにより炎症反応を抑制することを明らかにしました^※１）。ＮＦ－κＢは活性化すると細胞質から核へと移行し、炎症反応に必要な多くの遺伝子の転写を誘導しますが、ＰＤＬＩＭ２は､炎症反応を抑制するため核内に移行したＮＦ－κＢにユビキチン^注８）という小さなタンパク質を付加（ユビキチン化）します。ユビキチン化はタンパク質分解酵素の目印となることから、ＮＦ－κＢの分解が誘導され炎症反応が抑制されます。

ＰＤＬＩＭ２はＰＤＺドメイン^注９）とＬＩＭドメインという特有の構造を持っています。この２つのドメインを持つタンパク質はＰＤＺ－ＬＩＭタンパク質と呼ばれ、これまでに、ＰＤＬＩＭ２を含めて１０個のファミリー遺伝子が報告されています。しかし、ＰＤＬＩＭ２以外のＰＤＺ－ＬＩＭタンパク質が免疫系でどのように働いているのかは明らかにされていませんでした。そこで共同研究チームは、このＰＤＺ－ＬＩＭタンパク質の中で、ＰＤＬＩＭ２と最も構造が似ているものの１つで、樹状細胞に強く発現しているＰＤＬＩＭ１について、樹状細胞による炎症反応の誘導をどのように調節しているかを調べることにしました。

^※１）２００７年４月３０日プレスリリース「炎症反応を制御する新たなメカニズムを解明」: http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2007/20070430_1/20070430_1.pdf

＜研究手法と成果＞

共同研究チームは、まず培養細胞にＮＦ－κＢとＰＤＬＩＭ１を過剰に発現させて、ＰＤＬＩＭ１がＮＦ－κＢの活性化をどのように調節するのかを調べました。ＮＦ－κＢが炎症反応に関わる遺伝子の転写を誘導するためには、ＮＦ－κＢが活性化に伴って細胞質から核へと移行することが非常に重要ですが、ＰＤＬＩＭ１はこのＮＦ－κＢの核への移動を妨げることにより、ＮＦ－κＢの転写活性を抑制することが明らかになりました。さらにＰＤＬＩＭ１は、ＴＬＲが認識する細菌成分であるリポ多糖（Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ＬＰＳ）で細胞を刺激したときの炎症性サイトカインの産生も著しく抑制していました。

次に、ＰＤＬＩＭ１がどのようにＮＦ－κＢの核への移動を妨げているのかを調べました。ＰＤＬＩＭ１のＰＤＺドメインは、細胞骨格タンパク質のアクチンと結合しているタンパク質の１つであるαアクチニンというタンパク質と結合することが知られています。実験の結果、ＰＤＬＩＭ１によるＮＦ－κＢの核内移動の抑制には、ＰＤＬＩＭ１がαアクチニンと結合して、ＮＦ－κＢを細胞質内にとどめることが重要であることが明らかになりました（図）。また、これまではＩκＢαという抑制性タンパク質がＮＦ－κＢと結合することが、ＮＦ－κＢを細胞質にとどめる主要なメカニズムであると考えられてきましたが、ＰＤＬＩＭ１は、ＩκＢαとはまったく独立にＮＦ－κＢの核への移行を阻害していることも明らかになりました。

さらに、ＰＤＬＩＭ１を欠損させた樹状細胞では、ＮＦ－κＢの核への移動が亢進しており、正常マウスと比べて、炎症性サイトカインの産生量が２～３倍に増えていました。ＰＤＬＩＭ１はＮＦ－κＢの活性を抑制することで、生体に過剰な炎症反応が起こらないように制御していると考えられます。

＜今後の期待＞

ＰＤＬＩＭ１やＰＤＬＩＭ２などのＰＤＺ－ＬＩＭタンパク質は、炎症反応を制御するタンパク質の新しいファミリーであり、それぞれが異なったメカニズムで、炎症反応を抑制していると考えられます。これらのＰＤＺ－ＬＩＭタンパク質による炎症反応の抑制機構は、アレルギー疾患や自己免疫疾患の治療を目的とした人為的な免疫制御法の開発に役立つと期待できます。

＜参考図＞

図　ＰＤＬＩＭ１およびＰＤＬＩＭ２による炎症反応制御機構

樹状細胞において、ＰＤＬＩＭ２は核内に移行したＮＦ－κＢにユビキチンを付加（ユビキチン化）する。ユビキチン化はタンパク質分解酵素の目印となるため、ＮＦ－κＢの分解が誘導され炎症反応が抑制される。ＰＤＬＩＭ１は、アクチンに結合しているタンパク質の１つであるαアクチニンと結合して、ＮＦ－κＢを細胞質内にとどめて、ＮＦ－κＢの核への移行を阻害する。その結果、炎症反応が抑制される。

＜用語解説＞

注１）樹状細胞: 樹状突起を持つ白血球で、病原体を認識して取り込み、Ｔリンパ球に異物の情報を伝える。Ｔリンパ球は、病原体を攻撃したり、他の免疫細胞を刺激して抗体の生産を活性化する免疫細胞。
注２）自己免疫疾患: 何らかの免疫異常によって自分の体や組織を異物のように認識し、自己抗体や自己に反応するリンパ球を作り、自分の体を攻撃する疾患。代表的なものに関節リウマチなどあるが、根本的な治療法は見つかっていない。
注３）ＮＦ－κＢ: 特定のＤＮＡ配列に結合して遺伝子の発現を制御するタンパク質を転写因子という。転写因子のＮＦ－κＢにはｐ６５を含む５種類のサブユニットが知られており、これらが二量体を形成したものが転写因子として機能する。Ｔｏｌｌ様受容体が認識する菌体成分などの刺激で活性化され、炎症性サイトカインなどの発現を亢進させることで、炎症反応の誘導に中心的役割を果たす。
注４）炎症性サイトカイン: サイトカインとは、細胞同士の情報伝達に関わるさまざまな生理活性を持つタンパク質の総称。炎症性サイトカインとは、体内への病原体の侵入を受けて産生されるサイトカインで、生体防御に関与する多種類の細胞に働き、炎症反応を引き起こす。
注５） αアクチニン: 細胞骨格を構成しているアクチンに結合するタンパク質の１つ。アクチン線維の構造を制御しているほかに、他のタンパク質をアクチン線維および細胞骨格に結合する足場として機能している。
注６）Ｔｏｌｌ（トール）様受容体（ＴＬＲ）: ＴＬＲはＴｏｌｌ－ｌｉｋｅ　ｒｅｃｅｐｔｏｒの略。病原体由来のさまざまな成分の認識に関与する膜タンパク質群の総称。ヒトでは１０種類、マウスでは１２種類が報告されており、それぞれのＴＬＲが病原体特異的な成分（膜分子や核酸）を認識する。
注７）ＰＤＬＩＭ２（ＰＤＺ　ａｎｄ　ＬＩＭ　ｄｏｍａｉｎ　ｐｒｏｔｅｉｎ　２）: ＰＤＺドメインとＬＩＭドメインという２つの特殊な構造を持つタンパク質で田中貴志　チームリーダーらが発見した。標的タンパク質となる転写因子をユビキチン化し分解を誘導することで、シグナル伝達を抑制させるように働く。
注８）ユビキチン: ユビキチンは７６個のアミノ酸からなる小さなタンパク質で、標的となるタンパク質に多数のユビキチン分子が鎖状に結合すると、標的タンパク質はプロテアソームという巨大なタンパク質分解酵素複合体に認識され分解される。
注９）ドメイン: タンパク質分子中で複数の領域に分けることができる場合がある。これをドメインと呼び、特定の機能や構造で他と区別できる。

＜論文情報＞

タイトル	“PDLIM1 inhibits NF-κB-mediated inflammatory signaling by sequestering the p65 subunit of NF-κB in the cytoplasm”
著者	Rumiko Ono,Tsuneyasu Kaisho,Takashi Tanaka
掲載誌	Scientific Reports
doi	10.1038/srep18327