Elucidation of Xenophagy Regulation by Bacterial Glycan Recognition

自然免疫における新領域として注目されているゼノファジー（病原体に対するオートファジー）は、ユビキチン依存的な選択的分解システムである。細胞内に侵入した細菌に対してK48/K63結合型の典型的なユビキチン鎖が病原体を標識することで、選択的に病原体を標的とする。一方で、A群レンサ球菌の流行株などの高病原性細菌はこうした認識から回避し、細胞内で増殖するが、そのメカニズムはほとんど明らかになっていない。そこで本研究では、表層糖鎖認識を介した細菌のユビキチン化をモデルとして、小分子可視化プローブや高解像度顕微鏡を駆使することで、感染時におけるユビキチンリガーゼや鎖特異的ユビキチン鎖の細胞内挙動を解析し、ゼノファジーによる細菌認識メカニズムを明らかにする。本年度は、このユビキチン依存的な分解のキーとなるguanylate-binding protein (GBP)の機能について解析をおこなった。この中で、特にGBP1が、TBK1のリン酸化を促進することにより、侵入したA群レンサ球菌（GAS）に対するゼノファジーを誘導することを明らかにした。GBP1は、細胞内に侵入した細菌が引き起こす膜損傷に対してGASを取り囲むような局在を示し、膜損傷センサーであるガレクチン3がそのリクルートを媒介する。GBP1をノックアウトすると、TBK1の活性化が抑制され、p62のリクルートが減少し、ゼノファジーによる殺菌活性が低下することが明らかになった。以上のことから、ガレクチン3-GBP1-TBK1がオートファジーのアダプタータンパク質p62を介したゼノファジーを制御していることが明らかになった。

自然免疫における新領域として注目されているゼノファジー（病原体に対するオートファジー）は、ユビキチン依存的な選択的分解システムである。細胞内に侵入した細菌に対してK48/K63結合型の典型的なユビキチン鎖が病原体を標識することで、選択的に病原体を標的とする。一方で、A群レンサ球菌の流行株などの高病原性細菌はこうした認識から回避し、細胞内で増殖するが、そのメカニズムはほとんど明らかになっていない。そこで本研究では、表層糖鎖認識を介した細菌のユビキチン化をモデルとして、小分子可視化プローブや高解像度顕微鏡を駆使することで、感染時におけるユビキチンリガーゼや鎖特異的ユビキチン鎖の細胞内挙動を解析し、ゼノファジーによる細菌認識メカニズムを明らかにする。本年度は、このユビキチン依存的な分解のキーとなるguanylate-binding protein (GBP)の機能について解析をおこなった。この中で、特にGBP1が、TBK1のリン酸化を促進することにより、侵入したA群レンサ球菌（GAS）に対するゼノファジーを誘導することを明らかにした。GBP1は、細胞内に侵入した細菌が引き起こす膜損傷に対してGASを取り囲むような局在を示し、膜損傷センサーであるガレクチン3がそのリクルートを媒介する。GBP1をノックアウトすると、TBK1の活性化が抑制され、p62のリクルートが減少し、ゼノファジーによる殺菌活性が低下することが明らかになった。以上のことから、ガレクチン3-GBP1-TBK1がオートファジーのアダプタータンパク質p62を介したゼノファジーを制御していることが明らかになった。