H26分子遺伝-19（免疫系のシグナル）.ppt

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しょうぶしのしま
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第 19 回免疫系のシグナル伝達 1. 抗原受容体を介したシグナル伝達 2. T 細胞の活性化と CD28 シグナル 3. B 細胞の活性化シグナル 4. 免疫抑制剤の作用機序附属生命医学研究所生体情報部門 (1015 号室 ) 松田達志 ( 内線 2431) http://www3.kmu.ac.

1 第 19 回免疫系のシグナル伝達 1. 抗原受容体を介したシグナル伝達 2. T 細胞の活性化と CD28 シグナル 3. B 細胞の活性化シグナル 4. 免疫抑制剤の作用機序附属生命医学研究所生体情報部門 (1015 号室 ) 松田達志 ( 内線 2431) 年 11 月 12 日免疫系 ( 異物排除のためのシステム ) 自然免疫顆粒球マスト細胞マクロファージ樹状細胞ゲノムにコードされた情報に基づく異物認識獲得免疫 T 細胞 B 細胞後天的に獲得した情報に基づく異物認識参考文献 : 免疫生物学 ( 南江堂 ) 1 2 獲得免疫系におけるクローン選択リンパ球前駆細胞は様々な特異性を持つリンパ球を生む獲得免疫系のシグナル伝達抗原受容体を介したシグナル伝達自己反応性のクローンは除去される T 細胞の活性化と CD28 シグナル外来抗原に反応しうるクローンが末梢で維持される B 細胞の活性化シグナル外来抗原に反応したクローンのみが選択的に増殖 3 免疫抑制剤の作用機序 4 1

T 細胞による抗原認識機構 ITAM と抗原受容体 T 細胞受容体 (TCR) B 細胞受容体 (BCR) マウスのクラス I

モチーフの構造 ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif)

ユニーク部位 SH3ドメイン SH2ドメインキナーゼ部位活性化チロシン残基阻害的チロシン残基 Src

刺激に依存した結合 CD3ζ-3 CD3ε FcεRIγ YQGLSTAT-KDTYDAL! YEIRKGQ-RDLYSGL!

2 T 細胞による抗原認識機構 ITAM と抗原受容体 T 細胞受容体 (TCR) B 細胞受容体 (BCR) マウスのクラス I MHC の一つである H-2K b と抗原ペプチドとの複合体ならびにそれを認識する TCR との相互作用を示した図抗原結合部位 CD3 CD3 軽鎖抗原結合部位重鎖 Garcia, K. C. et al. (1996) Science 274, ITAM 5 シグナル伝達部位シグナル伝達部位 6 ITAM モチーフの構造 ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) CD3ζ-1 YNELNLGK-REEYDVL! CD3ζ-2 YNALQKDKMAEAYSEI! ユニーク部位 SH3ドメイン SH2ドメインキナーゼ部位活性化チロシン残基阻害的チロシン残基 Src ファミリー分子の構造と活性制御機構 SH2 ドメインリン酸化チロシンに結合チロシン残基のC 末端側の配列が特異性を決定刺激に依存した結合 CD3ζ-3 CD3ε FcεRIγ YQGLSTAT-KDTYDAL! YEIRKGQ-RDLYSGL! YTGLNTRN-QETYETL! * このスペースが重要 7 Csk CD45 SH3 ドメインプロリン残基に富んだ配列を認識結合は多くの場合刺激に依存しない *Lckの場合にはY505が阻害的チロシン残基であり F505 変異体では恒常的な活性が認められる 8 2

3 TCR による抗原認識 ITAM を介した ZA-70 の活性化 CD4/CD8 CD4/CD8 MHC- ペプチド複合体 active ZA-70 CD4/CD8 ( 共受容体 ) α" β" Lck L Lck L kinase Lck" γ" ε" δ" ε" L L ζ" ζ" 9 kinase inactive ZA-70 * このスペースが重要 10 活性化した ZA-70 は LAT のリン酸化を介して下流にシグナルを伝える kinase LAT Y136 Y175 Y195 Y235 Grb2 LCγ1 Gads Gads SL76 11 CD4/CD8 MHC- ペプチド認識 Lck γ ε α β δ ε ζ ζ TCR complex ZA-70 NFAT LAT I 2 : ホスファチジルイノシトール 2 リン酸 I 3 : イノシトール 3 リン酸 LCγ1 I 2 I 3 + ジアシルグリセロール (DG) LC- γ 1 I 2 I 3 [Ca 2+ ] i 上昇カルシニューリン活性化 NFAT DG RasGR Raf -1 MEK1/2 ERK1/2 Elk-1 Ras 12 3

カルシニューリン /NFAT 経路の活性化 catalytic AI 不活性型カルシニューリン NES NLS リン酸化型 NFAT DB CnB CaM [Ca 2+ ] i catalytic CnB CaM AI 活性型カルシニューリン細胞質核 Ras による MAK 経路の活性化 GD-GT 交換反応による Ras の活性化不活性型 Ras 活性化した Ras は Raf

4 カルシニューリン /NFAT 経路の活性化 catalytic AI 不活性型カルシニューリン NES NLS リン酸化型 NFAT DB CnB CaM [Ca 2+ ] i catalytic CnB CaM AI 活性型カルシニューリン細胞質核 Ras による MAK 経路の活性化 GD-GT 交換反応による Ras の活性化不活性型 Ras 活性化した Ras は Raf を膜へとリクルートして活性化活性型 Ras 不活性型 Raf 制御領域 (N 末端側 ) 活性型 Raf キナーゼ領域 (C 末端側 ) 活性化した MEK は ERK をリン酸化して活性化活性化した Raf は MEK をリン酸化して活性化活性型 MEK 不活性型 MEK NFAT kinase(s) catalytic NES CnB CaM AI NLS 脱リン酸化型 NFAT DB 13 * このようなシグナルの流れをカスケードと呼ぶ活性型 ERK 活性化した ERK は二量体を形成して核内へ移行不活性型 ERK 14 MAK は核内にシグナルを伝える活性型 ERK( 二量体 ) 活性型 p90 RSK 不活性型 p90 RSK NFAT NFAT 経路の活性化は IL-2 遺伝子の発現に必須であるカルシニューリン NFAT JNK Jun ERK1/2 Elk-1 Fos 転写 Jun NFAT Fos IL-2 遺伝子発現 c-fos 遺伝子

5 T 細胞の増殖は 2 段階の制御を受ける細胞周期 (cell cycle) と CDK/Cyclin 異物の認識 IL-2 産生 IL-2Rα naïve T IL-2 産生 p27" naïve T 17 *CDK: cyclin-dependent kinase( セリン / スレオニンキナーゼ ) 18 IL-2 受容体からのシグナル伝達 β 鎖 α 鎖 γ 鎖 T 細胞の増殖には Cdk inhibitor である p27 の分解が必要である JAK1 JAK3 MHC-peptide p110 p85 STAT5 naïve T p27 の分解細胞周期の進行 mtor Akt I3K STAT5 STAT5 IL-2Rα p27 分解核移行

6 獲得免疫系のシグナル伝達 CD28 を介した共刺激 (co-stimulation) MHC-peptide CD80/CD86 抗原受容体を介したシグナル伝達 TCR complex α β T 細胞の活性化と CD28 シグナル B 細胞の活性化シグナル γ ε δ ζ ζ ε SOS Grb2 M N M M N M p85 p110 I3K 免疫抑制剤の作用機序 21 [Ca 2+ ] i influx ERK activation JNK activation NF-κB activation 22 CD28 シグナルの生理的な役割 1.IL-2の遺伝子発現の増強 (NF-κB 経路 ) 2.IL-2のmRNAレベルの安定性の上昇 (JNK 経路 ) 3. 抗アポトーシス作用 (Bcl-x L の発現誘導 ) 局在変化 IKKγ IKKα CARD11/Bcl10/MALT1 による NF-κB 活性化経路 IKKβ IKKγ IKKα IKKβ Ub Ub Ub Ub IκB NF-κB NF-κB CARD11 CARD11 Bcl10 Bcl10 MALT1 MALT1 CARD11 KCθ/β 局在変化 Bcl10 MALT1 局在変化 KCθ/β CARD11 * いったん活性化した細胞はその後の抗原認識の際に CD28 からのシグナルを必要としない NF-κB NF-κB IκB 23 核移行分解 24 6

7 JNK 経路による IL-2 の発現制御機構 CD28 シグナルとアナジー (anergy) SOS Rac1 MLK3 HK1 MKK7 JNK JI? CD28 依存性シグナルアナジー 5 UTR 3 UTR IL-2 gene c-jun Fos 獲得免疫系のシグナル伝達 B 細胞の活性化機構抗原受容体を介したシグナル伝達 Lyn Syk T 細胞の活性化と CD28 シグナル kinase LAB" LCγ2 Btk B 細胞の活性化シグナル免疫抑制剤の作用機序 Igα/Igβ BLNK

B 細胞における共刺激分子 CD19 Btk や I3K は cyclin D の発現を介して B 細胞の増殖を促す 29 30 CD40 CD40 を介した共刺激 CD40L: 活性化 T 細胞上に発現獲得免疫系のシグナル伝達 TRAF6

8 B 細胞における共刺激分子 CD19 Btk や I3K は cyclin D の発現を介して B 細胞の増殖を促す CD40 CD40 を介した共刺激 CD40L: 活性化 T 細胞上に発現獲得免疫系のシグナル伝達 TRAF6 抗原受容体を介したシグナル伝達 TAB2 IKKα IKKβ TAK1 IKKγ T 細胞の活性化と CD28 シグナル IκB NF-κB NF-κB B 細胞の活性化シグナル JNK p38 活性化 NF-κB NF-κB 核移行 IκB 分解 31 免疫抑制剤の作用機序 32 8

コルチコステロイドアルキル化剤代謝拮抗薬カルシニューリン阻害剤免疫抑制剤メチルプレドニゾロン : メドロールシクロフォスファミド : エンドキサンアザチオプリン : イムランミゾリピン : プレディニンミコフェノール酸モチフェル : セルセプトメトトレキセート : リュウマトレックスシクロスポリン : ネオーラル FK506( タクロリムス ): プログラフ

9 コルチコステロイドアルキル化剤代謝拮抗薬カルシニューリン阻害剤免疫抑制剤メチルプレドニゾロン : メドロールシクロフォスファミド : エンドキサンアザチオプリン : イムランミゾリピン : プレディニンミコフェノール酸モチフェル : セルセプトメトトレキセート : リュウマトレックスシクロスポリン : ネオーラル FK506( タクロリムス ): プログラフデオキシスパーガリン : スパニジン免疫抑制剤の構造その他 rapamycin( シロリムス ) FTY FK506 シクロスポリンとラパマイシンの作用機序 FKB12-FK506 によるカルシニューリンの活性阻害機構 MHC-peptide ラパマイシン (rapamycin) naïve T IL-2Rα FK506 ならびにシクロスポリン p27 の分解細胞周期の進行

Immunophilin と免疫抑制作用カルシニューリン mtor FK506 カルシニューリン ( 別名 :2B) 神経系で同定された分子神経細胞の細胞死に関与運動負荷にともなう心肥大の過程に関与虚血性脳疾患の阻害心肥大の阻害 FKB12 ラパマイシン他の組織を標的とした場合の至適濃度 >> 免疫抑制剤としての至適濃度シクロスポリンシクロフィリン 37 高い

10 Immunophilin と免疫抑制作用カルシニューリン mtor FK506 カルシニューリン ( 別名 :2B) 神経系で同定された分子神経細胞の細胞死に関与運動負荷にともなう心肥大の過程に関与虚血性脳疾患の阻害心肥大の阻害 FKB12 ラパマイシン他の組織を標的とした場合の至適濃度 >> 免疫抑制剤としての至適濃度シクロスポリンシクロフィリン 37 高いカルシニューリンの発現レベル低い 38 FTY720 の作用機序確認問題 T 細胞が抗原を認識すると抗原受容体の細胞内領域に存在するITAMと呼ばれるモチーフが ( ) されそこに ( ) 領域を2つタンデムに持つ ( ) がリクルートされるその後膜タンパク質である ( ) のチロシンリン酸化が引き金となってLCγ1などの分子が膜近傍にリクルートされる LCγ1は膜の構成成分である ( ) を ( ) とI 3 とに加水分解し前者はRasGRの活性化を介してRas/MAK 経路の活性化を後者は ( ) に存在するI 3 受容体に結合して細胞内のカルシウム濃度を上昇させる ( ) は細胞内のカルシウム濃度の上昇にともない活性化されるセリン / スレオニンホスファターゼであり転写因子である ( ) の脱リン酸化とそれに引き続く核内移行を制御する免疫抑制剤であるFK506( 別名タクロリムス ) は ( ) と同様にこの経路を阻害することでT 細胞の活性化を抑制する一方 FK506と構造上類似している ( ) は ( ) 受容体の下流で活性化されるmTORの活性化を阻害することで T 細胞の増殖を抑制する 39 Science 309: (2005) より転載 T 細胞の共刺激 ( 注 : 副刺激とも呼ばれる ) は主として ( ) と呼ばれる分子を介して細胞内に伝えられこのシグナルがない状態でT 細胞受容体からのシグナルが入った場合は ( ) と呼ばれる不応答状態に陥る一方 B 細胞においては CD19や ( ) が共刺激を細胞内に伝える特に後者は活性化したT 細胞からのシグナルを伝えるという特徴を持ち自己抗体によって引き起される各種疾患の治療を考える上で注目を集めている 10

図 B 細胞受容体を介した NF-κB 活性化モデル

図 B 細胞受容体を介した NF-κB 活性化モデル 60 秒でわかるプレスリリース 2007 年 12 月 17 日独立行政法人理化学研究所免疫の要 NF-κB の活性化シグナルを増幅する機構を発見 - リン酸化酵素 IKK が正のフィーッドバックを担当 - 身体に病原菌などの異物 ( 抗原 ) が侵入すると誰にでも備わっている免疫システムが働いて異物を認識し排除するためにさまざまな反応を起こしますその一つに免疫細胞である B 細胞が