研究の目的
昆虫は、遺伝の再編成に頼らずとも、多様な病原体を認識し排除できる。本研究は、昆虫の病原体認識システムを解明し、それを多様な対象に対応可能な新規なシグナル増幅技術として展開する。さらに、昆虫の感染防御反応に作用する化合物を同定し、この化合物をもとに、昆虫の耐病性の人為的制御を目指す。加えて、昆虫の感染防御機構が、哺乳動物の自然免疫系と共通性を示すことから、得られた化合物を哺乳動物の自然免疫制御に展開する。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- 昆虫の病原体認識システムの解明と利用
(◎倉田祥一朗/東北大学大学院薬学研究科) - 昆虫の感染防御反応を制御する化合物の探索と利用
(◎倉田祥一朗/東北大学大学院薬学研究科)
研究の内容及び主要成果
- 病原体認識蛋白質PGRP-LEを中心とした細胞内外での病原体認識機構と、新規受容体グアニル酸シクラーゼが制御する新たな感染防御機構の存在が明らかとなった。加えて、病原体認識蛋白質が示す分子密度上昇に依存したシグナル増幅をもとにした、新規シグナル増幅技術の成功例が示された。
- 昆虫の感染防御反応を抑制する化合物20種、増強する化合物3種が同定され、それらが、昆虫耐病性の人為的制御に使用可能であることが、昆虫媒介性伝染病の感染モデル、害虫モデル実験などにより示された。また、これらの化合物の中には、哺乳動物の自然免疫系の制御に展開できるものがあることが示された。
見込まれる波及効果
受容体の分子密度上昇を利用したシグナル増幅技術は、対象とするリガンドに制約がない。したがって、様々な対象を検出できる系として、PCRやELISAといった現存する検出技術を相補する新技術としての展開が期待できる。また、昆虫耐病性を人為的に制御できる化合物が提出された。病原体が感染した時のみ、殺虫効果を示す化合物は、昆虫への選択圧が低く、薬剤耐性昆虫の出現の問題に対応できる可能性がある。このような耐病性制御による昆虫管理技術は、環境共存型の害虫防除、あるいは昆虫媒介性伝染病に感染したキャリアー昆虫を選択的に駆除できる新技術などとして、生物系特定産業や社会への貢献が期待できる。哺乳動物の自然免疫系を制御できる化合物は、医薬品のリード化合物、抗生物質に依存しない家畜の感染防御などに展開が可能である。
主な発表論文
- Takehana, A., et al.: Peptidoglycan Recognition Protein (PGRP)-LE and PGRP-LC act synergistically inDrosophila immunity. EMBO J. 23: 4690-4700 (2004)
- Kaneko, T., et al.: PGRP-LC and PGRP-LE play essential yet distinct roles in the drosophila immune response to monomeric DAP-type peptidoglycan. Nature Immunol. 7: 715-723 (2006)
- Sekiya, M., et al.: Establishment of in vitro systems to identify compounds acting on innate immune responses and to determine their target molecules using transgenic Drosophila. Life Science. 80, 113-119 (2006)
- Yano, T., et al.: Autophagic control of Listeria through intracellular innate immune recognition in Drosophila.Nature Immunol. 9: 908-916 (2008)
- Sekiya, M., et al.: A cyclopentanediol analogue selectively suppresses the conserved innate immunity pathways, Drosophila IMD and TNF-a pathways. Biochem. Pharm. 75: 2165-2174 (2008)
研究のイメージ
