真核アミノアシルtRNA合成酵素による自然免疫活性化の構造基盤の解明

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ヒトを含む高等真核生物のアスパラギン酸tRNA合成酵素のN末端ドメイン断片(D1)は自然免疫反応を惹起するTLR2およびTLR4を活性化する事が近年明らかになった。TLRは、細菌等の外因性因子に応答して自然免疫反応を誘導する受容体であるが、近年内因性リガンドの存在が提唱されており、内因性リガンドとしてのD1の発見は、アミノアシルtRNA合成酵素の新規機能というだけでなく免疫学的見地からも非常に意義深い。そこで、TLRに対する内因性リガンドD1による自然免疫惹起の構造基盤を解明するため、複合体の構造解析に取り組んでいる。結晶構造解析を行うに当たり、TLRの発現量の低さが課題となっていたが、昨年度までの実績として昆虫細胞を用いた発現系で先行研究の100倍以上の収量でTLR2, TLR4の細胞外ドメインを発現・精製することに成功した。本年度は得られたタンパク質を用いて、結晶化スクリーニングを行ったが、結晶を得ることはできなかった。D1による自然免疫惹起の際に、TLR4の補因子であるMD-2が活性に重要である可能性を考え、現在精製系の確立及び結晶化に向けた準備を行っている。加えて本年度は、自然免疫に関連する受容体DDX41の構造解析も行っている。DDX41はDEAD-box型ヘリケースに分類され、細菌感染によって生じたc-diGMPを直接認識し、ER上に存在する受容体STING依存的な経路を活性化し、I型インターフェロンの産生に関与することが報告された。DDX41によるリガンド認識及びシグナル伝達反応機構の解明を目指し、構造解析を行っている。現在までにコンストラクションの改変及び発現・精製系の確立を行い、得られたタンパク質を用いて結晶化スクリーニングを行った。最終的にヒト由来DDX41 DEADcドメインにおいて分解能3Åを超えるデータセットを与える結晶を得た。