1368 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.47No.11(2002)
MAPキ
ナ ー ゼ研 究:現 況と展望
免疫系 とMAPキ
ナーゼ
松 田達志 ・小安重夫
T細 胞 にはT細
胞 受 容 体(TCR)と
よ ば れ る た っ た1種 類 の 目 しか備 わ って い な い に も か か わ ら
ず,そ のTCRを
介 して`'自己"と “
非 自 己 ”
を見 分 け な けれ ば な らな い.そ の た め に は,単
に シグ
ナ ル のon/offを 細 胞 内へ と伝 え る だ け で は不 十 分 で あ り,シ グ ナ ル の 強 さ ・持 続 性 な ど が 分 子
レベ ル で記 述 され る必 要 が あ る-最 近 の 解 析 か ら,MAPKフ
ァ ミ リー の 協 調 的 ・拮 抗 的 な 活 性
化 が,TCRの
下 流 の シ グ ナ ル 伝達 に お い て重 要 な 役 割 を 担 って い る こ と が 明 らか に され つ つ あ
る.本 稿 で は,T細
胞 の 示 す細 胞 応 答 の 多 様 性 をMAPKフ
ァ ミ リー の 観 点 か ら眺 め て み た.
T細 胞
胸腺内選 択
サ イ トカイ ン
は じめ に
個 体 に と っ て の 異 物 を認 識 し排 除 す る の が,免
疫 系 に
課 せ られ た 最 も重 要 な 使 命 で あ る.異 物,す
な わ ち “
非
自 己 ”を認 識 す る に は,当
然 “自 己 ”を 認 識 す る必 要 が あ
る.こ の “自 己 ”と“非 自 己 ”の 判 別 を 行 な う た め に 高 等
動 物 が獲 得 した の が,T細
胞 に よ る抗 原 認 識 の シス テ ム
で あ る,T細
胞 は,T細
胞 受 容 体(Tcel lreceptor;TCR)
に よ っ て抗 原 を 認 識 す る.TCRの
抗 原 特 異 性 は,抗 体
の 場 合 と同 様 に,遺 伝 子 再 構 成 に よ っ て 一 意 的 に 決 定 さ
れ る.し か し,抗 体 が 直 接 抗 原 を認 識 す るの とは 異 な り,
TCRは
主 要 組 織 適 合 遺 伝 子 複 合 体(major histocompati
bility complex;MHC)と
抗 原 由 来 の ペ プ チ ド と の 複 合
体 を認 識 す る.MHCの
構 造 は 個 体 に よ っ て 異 な っ て い
る た め,再
構 成 さ れ たTCRの
な か に は,そ
も そ も“自
己 ”のMHCす
ら認 識 で き な い もの か ら,MHCに
結 合
した ペ プチ ドの 種 類 に は 無 関 係 に “自己 ”のMHCそ
の も
の と非 常 に 強 く相 互 作 用 す る もの まで,さ
ま ざ ま な種 類
が存 在 す る こ と に な る.前 者 の よ う なTCRを
発 現 す る
T細 胞 は個 体 に と っ て は不 必 要 で あ り,後 者 の よ う なT
細 胞 は “自 己 ”を 認 識 して 活 性 化 さ れ る と い う 意 味 で,
個 体 に と っ て は 非 常 に危 険 な 存 在 とな る.個 体 が 本 来 必
要 と して い る の は,“ 自 己 ”
のMHCと
“自 己 ”の 蛋 白 質
由来 の ペ プチ ドが 結 合 した 複 合 体 は認 識 せ ず,外
来 抗 原
が “自 己 ”のMHCと
結 合 した複 合 体 の み を 効 率 よ く認 識
で き るTCRを 発 現 す るT細 胞 で あ る.こ の よ う なT細 胞 の 選 択 は 胸 腺 と よ ば れ る 器 官 内 に お い て 行 な わ れ て い る(図1).た と え ば,“ 自 己 ”に 反 応 す る 危 険 なTCRを も つT細 胞 は ア ポ ト ー シ ス を 起 こ し て 除 去 さ れ る こ と が 知 ら れ て お り,こ の 過 程 を ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と よ ぶ.ま た,外 来 抗 原 を “自 己 ”のMHCと と も に 効 率 よ く 認 識 で き るTCRを も つT細 胞 は,CD4も し く はCD8 を 発 現 す る 成 熟 し たT細 胞 へ と 分 化 す る.こ の 過 程 を ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と よ ぶ.一 方 “自 己 ”のMHCを ま っ た く 認 識 で き な いT細 胞 は,TCRを 介 し た シ グ ナ ル が 細 胞 内 へ と伝 達 さ れ な い た め に,や は り ア ポ トー シ ス を 起 こ し て 死 に 至 る.こ の 過 程 は ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と 区 別 さ れ,と く にdeath by neglectと 称 さ れ る. さ て,成 熟 し たT細 胞 は 末 梢 に 出 て,外 来 抗 原 の 侵 入 に 備 え る こ と に な る.CD4を 発 現 し た 成 熟T細 胞 は 一 般 に ヘ ル パ ーT細 胞*1と よ ば れ,ク ラ ス ⅡMHCと 抗 原 ペ プ チ ドの 複 合 体 を 認 識 し,各 種 サ イ トカ イ ン を 生 産 ・分 泌 す る こ と で 免 疫 系 の 活 性 化 の 調 整 を 行 な っ て い る.一 方,CD8を 発 現 し た 成 熟T細 胞 は 一 般 に キ ラ ー T細 胞 と よ ば れ,ク ラ スIMHCと 抗 原 ペ プ チ ド と の 複 合 体 を 認 識 し,ウ イ ル ス 感 染 細 胞 や 移 植 さ れ た 非 自 己 細 胞 の 排 除 に 関 与 し て い る.し か し,こ れ ら 成 熟T細 胞 が 活 性 化 す る 際 に は,TCRを 介 し た シ グ ナ ル 伝 達 の み で は 不 十 分 で あ り,CD28を は じ め と す る 補 助 刺 激 分 子Satoshi Matsuda,ShigeoKoyasu,慶 應 義 塾 大 学 医 学 部 微 生 物 学 ・免 疫 学 教 室E-mai1:[email protected]
Function of MAPK signaling pathways in the immune system
を介 した シ グ ナ ル が 共 存 す る こ
とが 必 須 とな る(図2).興
味 深
い こ と に,TCRか
らの 刺 激 の
み を受 け た 細 胞 は ア ネ ル ギ ー と
よ ば れ る 不 応 答 状 態 に 陥 り,そ
の 後 にTCRとCD28の
両 者 の
刺 激 を 加 え て もT細
胞 自 身 の
増 殖 因 子 で あ る イ ン ター ロ イ キ
ン2(IL-2)の 生 産 を は じめ と し
た 細 胞 応 答 を 示 さ な い.逆
に,
い っ た んTCRとCD28両
方 の
刺 激 を 受 け て 活 性 化 し たT細
胞 は,2回
目 以 降 はTCRか
ら
の刺 激 の み で効 率 的 に活 性 化 さ
れ る.ア
ネ ル ギ ー は,胸 腺 内 に
お け る ネ ガ テ ィブ セ レ ク シ ョン
を 免 れ た 自 己 反 応 性 のT細
胞
が,末
梢 に お い て"自 己"を 攻
撃 しな い よ う に備 え られ た,一
種 の安 全 装 置 で あ る と考 え られ
て い る.す
な わ ち,CD28の
リ
ガ ン ドと な るCD80やCD86は
ご く限 られ た 細 胞 に しか 発 現 し
な い た め,た
と え ば線 維 芽 細 胞
な ど に 発 現 す る 自 己 抗 原 をT
細 胞 が 認 識 す る こ と が あ っ た と
して も,速 や か に ア ネ ル ギ ー が
誘 導 され,そ
れ 以 降,自
己 反 応
性 は 示 さ な い 。
こ の よ うに,同
一 のTCRを
介 した シ グ ナ ル で あ る に もか か
わ らず,場 面 に よ っ て ま っ た く
異 な る細 胞 応 答 が ひ き起 こ され
る の は ど う して な の だ ろ う か?
本 稿 で は,MAPKフ
ァ ミ リ
ー の協 調 的 な活 性 化 とい う観 点
か らT細
胞 の 細 胞 応 答 の 多 様
*1胸 腺 内 選 択 を 経 て 末 梢 に 出 た ば か りの ヘ ル パ ーT細 胞 は,と く にTh0細 胞 と よ ば れ る.Th0細 胞 が 抗 原 を 認 識 す る と,主 と し てIL-2 を 生 産 し て 増 殖 しつ つ,周 囲 にIL-12が 存 在 す る 場 合 に はTh1細 胞 に,ま たIL-4が 存 在 す る 場 合 に はTh2細 胞 へ と 分 化 す る こ と が 知 られ て い る.Th1細 胞 は,抗 原 刺 激 に 伴 っ てIFN-γ に 代 表 さ れ るTh1型 サ イ トカ イ ン を 生 産 し,マ ク ロ フ ァ ー ジ や キ ラ ーT細 胞 の 活 性 化 な ど細 胞 性 免 疫 と よ ば れ る 細 胞 応 答 を ひ き 起 こ す.一 方,Th2細 胞 はIL-4に 代 表 さ れ るTh2型 サ イ ト カ イ ン を 生 産 し,B 細 胞 の 活 性 化 な ど 液 性 免 疫 と よ ば れ る 細 胞 応 答 を増 強 す る.Th1・Th2細 胞 の バ ラ ン ス が 大 き く 崩 れ る と,種 々 の 疾 患 の 要 因 に な る も の と 考 え ら れ て い る. 図1胸 腺 内 に お け るT細 胞 分 化 遺 伝 子 再構 成 によ ってTCRを 発現 した 細 胞[CD4とCD8を 同時 に発 現 す る こと か ら-double positive(DP)細 胞 とよ ば れ る]は,自 己 のMHCと の反 応 性 によ って そ の 後 の 細 胞 運 命 が 変 わ って くる.ポ ジ テ ィ ブセ レ クシ ョン(positive selectlon)を 経 た細 胞 は,相 互 作 用 で き るMHC の 種 類 に応 じてCD4single posltive(SP)細 胞 ・CD8SP細 胞へ と分 化 す る 図2ア ネ ル ギ ー の 誘 導 抗 原認 識 を す る 際 に,CD28か らの シ グナ ル が 共 存 す る場 合(a)に は,再 び 抗 原 に 出 会 った 場 合 も 正 常な 反 応 が ひ き起 こさ れ る の に対 し,CD28か らの シ グナ ル が 共 存 して い な い(b)と,そ の 次 に 抗 原 刺 激 とCD28刺 激 の 両 者 を受 け取 る こ とが あ って も反 応 で きな くな る.一 方,抗 原 刺 激以 外 の シ グ ナ ル が い く ら入 って も(c),次 回 以 降の 反 応性 に は無 関 係 で あ1370 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.47No.11(2002)
性 につ い て 概 説 した い.
Ⅰ.TCRを
介 した シ グナル 伝達
TCRは,MHCと 抗 原 ペ プ チ ド と の 複 合 体 を 実 際 に 認 識 す る α鎖 と β 鎖 の ヘ テ ロ2量 体 に 加 え,細 胞 内 に シ グ ナ ル を 伝 達 す る た め の ζ鎖 ホ モ2量 体,γ 鎖 ε鎖 ヘ テ ロ2量 体,δ 鎖 ε鎖 ヘ テ ロ2量 体 の6種 類8本 の ポ リ ペ プ チ ド鎖 に よ っ て 構 成 さ れ る 複 合 体 と し て 存 在 し て い る1).最 終 的 な 細 胞 応 答 が ま っ た く異 な る こ と か ら も 類 推 さ れ る よ う に,胸 腺 内 で 成 熟 す る 過 程 で のTCRシ グ ナ ル と,末 梢 で 実 際 に 抗 原 を 認 識 す る 際 の シ グ ナ ル と は,必 ず し も 同 一 と い う わ け で は な い.た と え ば,ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 解 析 か ら,PKC(protein kinaseC)θ は 末 梢 の 成 熟T細 胞 に お け るNF-κB経 路 の 活 性 化 に 必 須 で あ る の に 対 し,胸 腺 内 の 未 成 熟T細 胞 の シ グ ナ ル 伝 達 に は ほ と ん ど 関 与 し て い な い こ と が 示 唆 さ れ て い る2).し か し,TCRの 直 下 流 の 基 本 的 な シ グ ナ ル 伝 達 分 子 群 は 共 通 で あ る と 考 え ら れ て い る. MHCと 抗 原 ペ プ チ ドの 複 合 体 を 認 識 す る と,TCR複 合 体 に 含 ま れ る γ 鎖,δ 鎖,ε 鎖 な ら び に ζ鎖 の 細 胞 内 領 域 に 存 在 す るITAM(immuno-receptor tyrosine based activation motif)が,Srcフ ァ ミ リ ー に 属 す る チ ロシ ン キ ナ ー ゼ で あ るLckやFynに よ っ て,チ ロ シ ン リ ン 酸 化 さ れ る.チ ロ シ ン リ ン酸 化 さ れ たITAMに は, Sykフ ァ ミ リ ー に 属 す る チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ で あ るZAP-70がSH2ド メ イ ン を 介 し て 結 合 し,LckやFynに よ っ て チ ロ シ ン リ ン 酸 化 を 受 け る こ と で 活 性 化 さ れ る.活 性 化 し たZAP.70は,ラ フ ト*2に 存 在 す る ア ダ プ タ ー 分 子 で あ るLAT(linker for activation of T cells)の チ ロ シ ン リ ン酸 化 を 介 し て,各 種 シ グ ナ ル 伝 達 分 子 の ラ フ トへ の 集 積 を 促 す.た と え ばPLC(phospholipaseC)-γ1の 膜 へ の 移 行 は,膜 の 構 成 成 分 で あ る ホ ス フ ァ チ ジ ル イ ノ シ トー ル ニ リ ン 酸(PIP2)の 加 水 分 解 に よ る ジ ア シ ル グ リ セ ロ ー ル(DG)と イ ノ シ トー ル 三 リ ン酸(IP3)の 生 産 を ひ き起 こ す.DGはPKCの 活 性 化 を ひ き 起 こ す と 同 時 に, RasGRP(guanine nucleotide-releasing protein)の 活 性 化 を 介 し てRasの 活 性 化 と そ れ に ひ き 続 くERK1/2経 路 の 活 性 化 を ひ き 起 こ す.他 の 細 胞 で はRasの 活 性 化 が 主 と し てGrb2-SOS複 合 体 の 膜 近 傍 へ の 移 行 に よ っ て 担 わ れ て い る の に 対 し,T細 胞 に お い て はRasGRPに よ るRasの 活 性 化 が 主 た る 経 路 で あ る と 考 え ら れ て い る-実 際,RasGRPの ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス に お い て は, ERK(extracellular signal-regulated kinase)1/2の 活 性 化 が 完 全 に 消 失 す る3).一 方,IP3は 小 胞 体 膜 上 のIP3受 容 体 を 介 し て 小 胞 体 内 に 存 在 す るCa2+の 細 胞 質 内 へ の 流 入 を ひ き 起 こ す.細 胞 内Ca2+濃 度 の 上 昇 は セ リ ン/ス
レ オ ニ ン ホ ス フ ァ タ ー ゼ で あ る カ ル シ ニ ュ ー リ ン の 活 性 化 を ひ き起 こ し,活 性 化 し た カ ル シ ニ ュ ー リ ン は 転 写 因 子 で あ るNFAT(nuclear factor of activated T cells)を 脱 リ ン酸 化 し て 核 内 へ と 移 行 さ せ る. ERK1/2経 路 の 活 性 化 に 関 与 す る シ グ ナ ル 伝 達 経 路 の 詳 細 が 明 ら か に な りつ つ あ る の に 対 し,T細 胞 に お い て JNKやp38の 活 性 化 が ど の よ う な シ グ ナ ル 伝 達 経 路 に よ っ て 担 わ れ て い る の か に つ い て は,ま だ 不 明 な 点 が 多 い.TCRの 刺 激 に 加 え てCD28な ど の 補 助 的 刺 激 分 子 か ら の 刺 激 が 共 存 す る 場 合 に,JNK(c-Jun N-terminal kinase)やp38の 活 性 化 が 増 強 さ れ る4・5).し か し,細 胞 の 種 類 に よ っ て はTCR刺 激 の み で もJNKやp38の 十 分 な 活 性 化 が 観 察 さ れ る と い う 報 告 も あ り,統 一 的 な 見 解 は 得 ら れ て い な い. 活 性 化 の 分 子 機 構 と し て は,低 分 子 量G蛋 白 質 で あ るRacの 活 性 化 がJNKな ら び にp38の 活 性 化 に 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る こ と が 示 唆 さ れ て い る が,Racの 活 性 化 機 構 や,Racが ど の よ う な エ フ ェ ク タ ー 分 子 を 介 し てJNK・p38経 路 の 活 性 化 を ひ き 起 こ し て い る の か に つ い て は 必 ず し も 明 ら か に な っ て い る わ け で は な い.た と え ば,T細 胞 に 発 現 し て い るVav1はRacやCdc42 に 対 す るGEF(guanine nucleotide exchange factor)活 性 を も つ こ と が 知 ら れ て い る が,Vav1の ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス 由 来 のT細 胞 に お い て も,JNKの 活 性 化 は 影 響 を 受 け な い こ と が 示 さ れ て い る6'7).Vav1に はVav2, Vav3な ど の フ ァ ミ リ ー 分 子 が 存 在 す る こ と か ら,こ れ ら の 分 子 がVav1の 欠 損 を 補 完 し て い る 可 能 性 も 考 え ら れ る が,Vavフ ァ ミ リ ー 以 外 に もT細 胞 に お け るRac の 活 性 化 に 関 与 す る 分 子 の 候 補 が い くつ か 存 在 す る. *2細 胞 膜 に 存 在 す る ス フ ィ ン ゴ 脂 質 と コ レ ス テ ロ ー ル を 主 成 分 と す る 脂 質 マ イ ク ロ ド メ イ ン で あ り,Srcフ ァ ミ リ ー やRasを は じめ と し た シ グ ナ ル 伝 達 分 子 が 集 積 して,シ グ ナ ル 伝 達 の 場 と し て 機 能 し て い る こ とが 示 さ れ つ つ あ る.そ の 性 質 か ら,GEM(glycolipid-en-riched membranes), DIG (detergent-insoluble glycolipid enriched complexes), DRM (detergent-resistant membranes), DIM (deter
gent-insoluble membranes)な ど と も よ ば れ る.
Rasに 対 す るGEFで あ るmSOS1は,分 子 内 にDbl ホ モ ロ ジ ー 領 域 と よ ば れ るRacに 対 す るGEF活 性 を 有 す る 機 能 ド メ イ ン を も つ こ と が 知 ら れ て お り,状 況 に 応 じ てRacに 対 す る 活 性 化 因 子 と し て 機 能 し う る こ と が in vivoで 示 さ れ て い る8).Gongら は,mSOS1の 膜 移 行 に 関 与 す るGrb2の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 解 析 か ら,非 常 に 興 味 深 い 現 象 を 報 告 し て い る9).Grb2の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス は 胎 生 致 死 の 表 現 型 を 示 す.一 方,片 方 の ア リ ル 由 来 のGrb2の み が 欠 損 し た マ ウ ス(Grb2+/-)は 正 常 に 成 育 す る も の の,そ のT細 胞 に お い てGrb2の 発 現 量 は 野 生 型 の40%程 度 に 低 下 し て お り,ハ プ ロ 不 全 性 を 示 す.Grb2+/-マ ウ ス のT細 胞 に お い て もERK1/2 の 活 性 化 は 正 常T細 胞 と 同 程 度 に 認 め ら れ,T細 胞 に お け るRas-ERK1/2経 路 の 活 性 化 が 主 と し てRasGRP に よ っ て 担 わ れ て い る と い う,そ れ 以 前 の デ ー タ を 裏 づ け る こ と と な っ た.と こ ろ が,驚 い た こ と に,Grb2+/-マ ウ ス のT細 胞 に お い て は,JNKな ら び にp38の 活 性 が 野 生 型 の 半 分 程 度 に 減 少 し て い た.こ の 事 実 は,Grb2 を 介 し た シ グ ナ ル 伝 達 が,少 な く と もT細 胞 に お い て はJNK・p38経 路 の 活 性 化 に と っ て 必 須 で あ る こ と を 示 唆 す る.JNK・p38経 路 の 活 性 化 がGrb2-mSOS1に よ っ て 担 わ れ て い る の か,mSOS1以 外 の シ グ ナ ル 伝 達 分 子 群 を 介 し て い る の か は 現 在 の と こ ろ 不 明 で あ る が,Grb 2+/-マ ウ ス のT細 胞 に お け るRacの 活 性 化 の 程 度 に 興 味 が も た れ る. JNK経 路 の 活 性 化 に つ い て は,Rac経 路 以 外 に も い くつ か の シ グ ナ ル 伝 達 経 路 の 関 与 が 示 唆 さ れ て い る.血 球 系 細 胞 に 特 異 的 な 発 現 が み ら れ るHPK1(hematopoie tic progenitor kinase1)は,JNK経 路 の 上 流 因 子 と し て 機 能 す るMLK3の 活 性 化 をinv itroに お い て ひ き 起 こ し う る こ と か ら,T細 胞 に お け るJNK活 性 化 へ の 関 与 が 示 唆 さ れ て き た10).実 際,HPK1を 過 剰 発 現 さ せ る こ と で,T細 胞 の 活 性 化 に 伴 うJNKの 活 性 化 が 著 し く増 強 さ れ る11).興 味 深 い こ と にHPK1の 活 性 化 に は 上 述 し たGrb2の 関 与 が 示 唆 さ れ て お り,生 理 的 な 条 件 下 で Grb2-HPK1がJNK経 路 の 活 性 化 に 関 与 し う る の か 否 か,ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス な ど の 解 析 が 待 た れ る.一 方, MAPKK-Kの1つ で あ るMEKK2は,JNKとERK5(別 名bigMAP kinase;BMK)の 活 性 化 に 関 与 す る こ と が 示 唆 さ れ て い る12).MEKK2はT細 胞 がMHC抗 原 ペ プ チ ド複 合 体 を 認 識 す る 際 に,TCR近 傍 へ と 集 積 す る こ と が 明 ら か と な っ て お り13),T細 胞 の 活 性 化 過 程 に お い て 重 要 な 役 割 を 果 た す こ と が 示 唆 さ れ て い る.さ ら に two-hybridシ ス テ ム を 用 い た 解 析 か ら,MEKK2は ア ダ プ タ ー 分 子 で あ るLad/RIBP(Lck-associated adapter/ Rlk-and Itk-binding protein)と 結 合 す る こ と が 明 ら か
に さ れ て お り,Lad/RIBPに よ っ て 膜 近 傍 へ と 移 行 す る こ と がMEKK2の 活 性 化 に 必 須 で あ る と 考 え ら れ て い る14).ま たSuら は,優 性 不 能 型MEKK2を 遺 伝 子 導 入 す る こ と で,TCRとCD28を 介 し た 共 刺 激 に 伴 うJNK の 活 性 化 経 路 に お い て,MEKK2が 中 心 的 な 役 割 を 担 っ て い る こ と を 示 し て い る15).
Ⅱ.胸 腺 内選択 とMAPKフ
ァ ミ リー
前 述 し た よ う に,胸 腺 内 に お け る ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン は,有 用 なTCRを 発 現 す るT細 胞 の み を 生 存 ・分 化 さ せ る 過 程 で あ る.MAPKフ ァ ミ リ ー の な か で も ERK1/2経 路 が 主 と し て 細 胞 増 殖 や 生 存 に 関 す る シ グ ナ ル 伝 達 経 路 に 関 与 す る こ と を 考 え る と,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 過 程 をERKI/2経 路 が 制 御 す る と い う ア イ デ ィ ア は ご く 自 然 に 想 起 さ れ る.実 際,Alberola-Ilaら はERK1/2経 路 の 上 流 因 子 で あ るMEK1の 優 性 不 能 型 変 異 体 を 胸 腺 の 未 成 熟T細 胞 特 異 的 に 発 現 す る ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス を 作 製 し,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 著 し く 抑 制 さ れ る こ と を 明 ら か に し て い る16).同 様 に,優 性 不 能 型Rasl7)や 優 性 不 能 型Raf-118)を 胸 腺 内 未 成 熟T細 胞 に 発 現 さ せ る 実 験 に お い て も,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 阻 害 が 観 察 さ れ て い る.さ ら に,ERK1の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス に お い て も ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 有 意 に 阻 害 さ れ て い る こ と が 明 ら か と な り19),TCR の 下 流 のRas→Raf-1→MEK1/2→ERK1/2経 路 が,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 過 程 で 重 要 な 役 割 を 担 っ て い る こ と が 強 く示 唆 さ れ て い る.面 白 い こ と に,こ れ らRas-ERK1/2経 路 の 遺 伝 子 改 変 マ ウ ス に お い て は,同 じ く TCRを 介 し た 胸 腺 内 細 胞 応 答 で あ る に も か か わ ら ず, ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 過 程 に は ほ と ん ど変 化 が 認 め ら れ て い な い.さ ら に 高 浜 の グ ル ー プ は,胎 仔 胸 腺 器 官 培 養 法 を 利 用 し て,活 性 型MEK1を 未 成 熟T細 胞 に 強 制 発 現 させ た 際 に ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン 様 の 細 胞 応 答 が 誘 起 さ れ る 一 方,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン 様 の 反 応 は 起 こ ら な い こ と を 示 し て い る20).Ras-ERK1/2経 路 の 活 性 化 の み で ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を 誘 起 で き る か 否 か に つ い て は 議 論 の 分 か れ る と こ ろ で あ り,生 理 的 な 条1372 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.47No.11(2002)
件 下 で の よ り詳 細 な解 析 が 必 要 で あ る と思 わ れ る.
ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョン に お け るRas-ERK1/2経
路
の 重 要 性 が 明 らか に され る一 方 で,ネ
ガ テ ィブ セ レク シ
ョン に 関 与 す る シ グナ ル伝 達 経 路 に関 して は まだ 不 明 な
点 が 多 い.た
と え ば,TCRシ
グ ナ ル が ど の よ う な カ ス
パ ー ゼ の活 性 化 を介 して,最 終 的 に ア ポ トー シス を誘 起
す るの か とい う基 本 的 な点 につ い て も,最 終 的 な 答 え は
得 られ て い な い 。 しか し,ご
く最 近Bc1フ
ァ ミリ ー に属
す るBimの
ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 解 析 が 行 な わ れ,ネ
ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ンが 特 異 的 に抑 制 され て い る こ とが
明 らか に さ れ た21).TCR刺
激 に伴 っ てBimの
発 現 が 増
大 す る こ とか ら,ネ
ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン に お い て は
TCRを
介 した シ グ ナ ル がBimの
遺 伝 子 発 現 を 誘 起 し
て,ミ
トコ ン ドリ ア を介 した 経 路 で ア ポ トー シ ス を ひ き
起 こ して い る も の と考 え られ て い る.そ
れ で はBimの
遺 伝 子 発 現 に 関 与 す る の は,ど の よ う な転 写 因 子 で あ ろ
うか?ネ
ガ テ ィブ セ レク シ ョン に関 与 す る 転 写 因子 の
候 補 と して,Nur77フ
ァ ミ リ ーが あ げ られ る22).Nur77
を過 剰 発 現 させ る こ とでT細
胞 に ア ポ トー シ ス が 誘 導
さ れ る こ と が 知 ら れ て お り,さ ら にNur77の
優 性 不 能
型 変 異 体 を 胸 腺 内 未 成 熟T細
胞 で 発 現 す る トラ ンス ジ
ェニ ック マ ウ ス で は,ネ
ガ テ ィブ セ レ ク シ ョ ンが 著 し く
抑 制 さ れ て い る.し か し,現 在 ま で の と こ ろ,Nur77に
よ っ てBimの
遺 伝 子 発 現 が 制 御 さ れ て い る と い う積 極
的 な 証 拠 は得 られ て い な い.
各 種 の 解 析 か ら,ポ ジ テ ィ ブセ レク シ ョ ンが 起 こ る よ
う な状 況 下 で は,TCRはMHC-ペ
プ チ ド複 合 体 と弱 く
相 互 作 用 して い るの に対 し,ネ ガ テ ィブ セ レ ク シ ョンが
起 こ る よ う な状 況 下 で は 強 く相 互 作 用 して い る こ とが 明
らか と な っ て い る.す
な わ ち,“ 自 己 ”と強 く相 互 作 用
す るTCRを
もつT細
胞(=“ 自己 ”に反 応 す る 有 害 なT
細 胞)は,ポ
ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を起 こ す 場 合 に 比 べ
て 強 い シ グナ ルが 細 胞 内へ と伝 え られ る こ とに な り,結
果 と して ネ ガ テ ィブ セ レク シ ョンが ひ き起 こ され る こ と
に な る もの と想 像 さ れ て い る.実 際,TCRか
ら の 刺 激
を増 強 す るCD28か
ら の シ グ ナ ル を 未 成 熟T細
胞 に加
え る と,ネ ガ テ ィブ セ レ ク シ ョ ン を起 こす 細 胞 の 割 合 が
上 昇 す る こ とが 知 られ て い る.し た が って,細
胞 内 に 強
い シ グナ ルが 入 っ た場 合 に活 性 化 され る シ グ ナ ル 伝 達 系
が 存 在 す る な らば,そ の 分 子(群)こ そ が ネ ガ テ ィブ セ レ
ク シ ョン を制 御 す る鍵 分 子 で あ る もの と予 測 さ れ る.
JNKやp38は,CD28の
共刺 激 に よ っ て 活 性 が 増 強 さ
れ る こ とが 明 ら か に さ れ て お り,ま たPC12細 胞 な ど の 培 養 細 胞 系 に お い て,ERK1/2経 路 と 拮 抗 的 に 働 い て ア ポ トー シ ス を 誘 導 す る こ と が 知 ら れ て い る.高 浜 の グ ル ー プ は,胎 仔 胸 腺 器 官 培 養 法 を 用 い て,p38の 阻 害 剤 で あ るSB203580が ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン に は ほ と ん ど 影 響 を 与 え ず,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を 特 異 的 に 抑 制 す る こ と を 見 い だ し た20).SB203580は,p38α,p38β, p38γ な ら び にp38δ か ら な るp38サ ブ フ ァ ミ リ ー の う ち,p38α とp38β の み を 阻 害 す る こ と が 知 ら れ て い る.さ ら に,p38の 上 流 因 子 で あ るMKK6を 未 成 熟T 細 胞 に 過 剰 発 現 さ せ る と,ア ポ トー シ ス が 増 強 さ れ る こ と も 明 ら か に し て い る20).以 上 の 結 果 は,p38α/p38β 経 路 が ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 過 程 に 関 与 す る こ と を 示 唆 し て い る.し か し,Rinconの グ ル ー プ は,恒 常 活 性 型MKK6の ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス の 解 析 を 行 な い,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 増 強 と い う よ り は,む し ろ 未 成 熟T細 胞 の 細 胞 周 期 がM期 に お い て 停 止 し て い る こ と が 観 察 さ れ る と の 報 告 を 行 な っ て い る23).生 理 的 な 条 件 下 でp38経 路 が ど の よ う な 役 割 を 担 っ て い る の か,T細 胞 に お け る コ ン デ ィ シ ョナ ル ・ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス を 含 む 今 後 の 解 析 が 待 た れ る(注:p38α の 欠 損 マ ウ ス は 胎 生 致 死 で あ り24),現 在 ま で の と こ ろT細 胞 分 化 へ の 影 響 の 解 析 は な さ れ て い な い).一 方,JNK経 路 と ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と の 関 連 に つ い て は,JNK1/ JNK2の ダ ブ ル ・ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス やMKK7の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 解 析 が 行 な わ れ,一 見 し て 胸 腺 で のT 細 胞 の 分 化 に 影 響 は な い と の 報 告 が な さ れ て い る25).し か し,優 性 不 能 型JNKの ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス を 用 い た 解 析 か ら は,TCRを 介 し た 胸 腺 内T細 胞 の ア ポ トー シ ス が 有 意 に 抑 制 さ れ て い る と の 報 告 も な さ れ て お り26),結 論 を 下 す た め に は よ り 詳 細 な 解 析 が 求 め ら れ る. 前 述 し た よ う に,Grb2+/-マ ウ ス の 胸 腺 内T細 胞 に お い て は,ERK1/2の 活 性 化 が 正 常 と 同 程 度 で あ る に も か か わ ら ずJNKな ら び にp38経 路 の 活 性 化 は 抑 制 さ れ て い る9).興 味 深 い こ と に,Grb2+/-マ ウ ス で は ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 正 常 どお りに 進 行 す る の に 対 し,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 著 し く抑 制 さ れ て い た.以 上 の 結 果 は,JNKとp38が 互 い に 相 補 的 な シ グ ナ ル 伝 達 経 路 を 構 成 し て い る と 考 え る と 理 解 し や す い.す な わ ち, JNKやp38が 単 独 で 阻 害 さ れ た 場 合 に は,部 分 的 な ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 抑 制 し か み ら れ な か っ た の に 対 し,Grb2+/一 マ ウ ス の よ う にJNKとp38経 路 の 両 者 の活 性 化 が 同 時 に 抑 制 さ れ る 場 合 に は,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 顕 著 な 抑 制 が 観 察 さ れ る 可 能 性 が 考 え ら れ る. そ の 点 で,高 濃 度 のSB203580がp38の み で は な くJNK の 活 性 化 も 抑 制 し う る と い う 報 告 は 興 味 深 く27),胎 仔 胸 腺 器 官 培 養 法 に お け るSB203580の 影 響 を 再 評 価 す る 必 要 が あ る か も しれ な い. 一 方 で ,最 近 の い くつ か の 報 告 は,ERK1/2経 路 の 活 性 化 の パ タ ー ン が,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を 起 こ す か ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を 起 こ す か を 決 定 し て い る 可 能 性 を 示 唆 し て い る.Ohashiの グ ル ー プ は,胸 腺T細 胞 が ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を 起 こ す 過 程 で は,ERK1/2 の 持 続 的 な 活 性 化 が 観 察 さ れ る の に 対 し,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 過 程 で は,ERK1/2が 一 過 的 に 強 く活 性 化 さ れ る こ と を 見 い だ し て い る28).一 方,JNK,P38は い ず れ の 条 件 下 に お い て も 同 程 度 に 活 性 化 さ れ る こ と か ら,ERK1/2経 路 の 活 性 化 の パ タ ー ン こ そ が,ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 分 岐 に 関 与 し て い る と の 見 解 を 示 し て い る.実 際,Ohashiの グ ル ー プ は,以 前 に も胎 仔 胸 腺 器 官 培 養 法 の 系 を 利 用 し て, ERK1/2の 活 性 化 の 程 度 と ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン ・ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 分 岐 が 相 関 し て い る こ と を 示 唆 す る デ ー タ を 示 し て い る29).す な わ ち,本 来 ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 起 こ る よ う な 状 況 下 にPD98059を 共 存 さ せ てERK1/2経 路 を 阻 害 す る と,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 阻 害 さ れ,代 わ りに ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン が 誘 起 さ れ る と い う も の で あ る.JNK経 路,p38経 路 の 活 性 化 よ りERK1/2の 活 性 化 の パ タ ー ン と の 間 に ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン ・ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン と の 相 関 が 認 め ら れ る 点 に つ い て は,Werlenら に よ る α-CPM (TCRα-chain-connecting peptide domain)の 変 異 の 解 析 の 過 程 で も 指 摘 さ れ て い る30).し か し,こ れ ま で の Ras-ERK1/2経 路 の 変 異 マ ウ ス の 解 析 に お い て は ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン に 影 響 は 認 め ら れ て お ら ず,両 者 の 結 果 を 統 一 的 に 解 釈 す る の は 一 見 困 難 で あ る.1つ の 可 能 性 と し て,ERK1/2経 路 の 活 性 化 の 閾 値 の 問 題 が 考 え ら れ る(図3).た と え ば,同 じRas-ERK1/2経 路 の 優 性 不 能 型 変 異 体 を 発 現 し て い る 場 合 で も,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を ひ き 起 こ す よ う な 強 い シ グ ナ ル に 対 し て は,TCR由 来 の シ グ ナ ル を 完 全 に は ブ ロ ッ ク で き な い た め,ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン そ の も の は 阻 害 さ れ な い の に 対 し,よ り弱 い シ グ ナ ル に よ っ て ひ き起 こ さ れ る ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン に 対 し て は 完 全 な 抑 制 効 果 が み ら れ る の か も し れ な い.一 方,PD98059は 優 性 不 能 型 変 異 体 に 比 べ て よ り 強 いERK1/2経 路 の 活 性 抑 制 作 用 を 発 揮 す る た め,本 来 は ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン を ひ き 起 こ す シ グ ナ ル を ポ ジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の シ グ ナ ル へ と 変 換 す る こ と が で き た,と も 考 え ら れ る. ま っ た く 異 な る 考 え 方 と し て,ERK1/2経 路 の 活 性 化 の パ タ ー ン の 違 い は 本 質 に は 影 響 せ ず,PD98059に よ っ て 阻 害 さ れ る 他 の シ グ ナ ル 伝 達 経 路 が ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ン の 制 御 に 関 与 し て い る 可 能 性 も あ げ る こ とが で き る.た と え ば 鎌 倉 ら は,PD98059がERK1/2の 上 流 因 子 で あ るMEK1/2を 阻 害 す る の み で は な く,同 じ くMAPK フ ァ ミ リ ー に 属 す るERK5の 上 流 因 子 で あ るMEK5の 活 性 化 も 阻 害 す る こ と を 示 し て い る31).実 際,筆 者 ら はT細 胞 の 活 性 化 過 程 でMEK5-ERK5 経 路 が 活 性 化 さ れ る こ と,な ら び に そ の 活 性 化 がPD98059存 在 下 に 阻 害 さ れ る こ と を 見 い だ し て い る(投 稿 準 備 中).興 味 深 い こ と に,ERK5は 先 に 述 べ た Nur77の 活 性 化 に 関 与 す る こ と が 示 さ れ て お り32)(投稿 準 備 中), MEK5-ERK5経 路 を 介 し た シ グ ナ ル 伝 達 が ネ ガ テ ィ ブ セ レ ク 図3ERK1/2経 路 に よ る 胸 腺 内 選 択 の 制 御 Ohashiら の提 唱す る モ デル を 模式 的 に 示 した-通 常 は,弱 い相 互 作 用 によ って ポジ テ ィ ブ セ レ ク シ ョ ンが ひ き 起 こさ れ るの に対 し,PD98059で 処 理 した 未 成 熟T細 胞 で は,強 い相 互 作 用 に よ って 初 め て ポ ジテ ィブ セ レ クシ ョンが 誘 導 さ れ る こ とに な る,
1374 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.47No-11(2002)
シ ョ ンの 本 態 で あ る可 能 性 が 強 く示 唆 され る.ERK5の
ノ ッ クア ウ トマ ウス の解 析 な ど,今 後 の 進展 が期 待 され る.
Ⅲ.末 梢T細 胞 の機 能 とMAPKフ
ァミ リー
胸 腺 内 選 択 を 経 て 末 梢 に 出 た 成 熟T細 胞 は,TCRを 介 した 抗 原 認 識 と 同 時 にCD28な ど の 補 助 刺 激 分 子 か ら の 共 刺 激 が 入 る こ と で 活 性 化 さ れ,IL-2を は じ め と す る サ イ ト カ イ ン の 生 産 を 行 な う と 同 時 に,IL-2受 容 体 (厳 密 に はIL-2受 容 体 α 鎖 で あ り,CD25と 記 述 さ れ る) の 発 現 も 誘 導 さ れ る.IL-2はT細 胞 の 増 殖 因 子 と し て 機 能 す る が,CD25を 発 現 し て い な いT細 胞 はIL-2受 容 体 が 不 完 全 な た め,IL-2の シ グ ナ ル を 受 け 取 れ な い. す な わ ち,生 産 さ れ たIL-2は 抗 原 特 異 的 なT細 胞 の み を 選 択 的 に 増 殖 さ せ,そ の 近 傍 に 存 在 す る 無 関 係 なT 細 胞 に は 影 響 を 及 ぼ さ な い こ と に な る.さ ら に キ ラ ーT 細 胞 の 場 合 に は,IL-2に よ っ て 細 胞 傷 害 活 性 そ の も の も 上 昇 す る こ と が 知 ら れ て い る.こ の よ う にIL-2の 生 産 はT細 胞 の 活 性 化 に と っ て 必 須 の ス テ ッ プ で あ る と 考 え ら れ て お り,実 際,シ ク ロ ス ポ リ ンA(cyclosporin A)やFK506(別 名,tacrolimus)な ど の 免 疫 抑 制 剤 は, ⅣL-2な ど の 生 産 を 阻 害 す る こ と で 免 疫 抑 制 作 用 を 発 揮 し て い る*3. IL-2遺 伝 子 の プ ロ モ ー タ ー 領 域 を 調 べ る と,AP-1結 合 領 域 が 複 数 認 め ら れ る.な か で も,NFATフ ァ ミ リ ー とAP-1が 複 合 体 を 形 成 し て 結 合 す るdistalNF-AT と よ ば れ る 領 域 は,IL-2の 遺 伝 子 発 現 に お い て 中 心 的 な 役 割 を 担 う シ ス エ レ メ ン ト で あ る.MAPKフ ァ ミ リ ー の う ち,ERK5に 関 し て は ま だIL-2遺 伝 子 発 現 へ の 関 与 が 報 告 さ れ て い な い も の の,他 の フ ァ ミ リ ー は 基 本 的 に は こ れ らAP-1の 活 性 制 御 を 介 し てIL-2の 遺 伝 子 発 現 を 正 に 制 御 して い る も の と 考 え ら れ て い る.た と え ば,MEK1の 優 性 不 能 型 変 異 体33)やPD98059を 用 い た 解 析5)か ら,IL-2の 遺 伝 子 発 現 にERK1/2経 路 の 活 性 化 が 必 須 で あ る こ と が 明 ら か に さ れ て い る.ま た 筆 者 ら は,MKK7やMKK6の 優 性 不 能 型 変 異 体 を 過 剰 発 現 す る 系,な ら び にJNK経 路 とp38経 路 特 異 的 な 阻 害 剤 で あ るLL-Z1640-2を 用 い て,JNK経 路 とp38経 路 が 互 い に 相 補 的 な シ グ ナ ル 伝 達 経 路 を 構 城 し つ つ,IL-2の 遺 伝 子 発 現 に 必 須 の 役 割 を 果 た し て い る こ と を 見 い だ して い る34).興 味 深 い こ と に,シ ク ロ ス ポ リ ンAとFK506 は と も に,JNK経 路,p38経 路 の 活 性 化 を 抑 制 す る こ と が 明 ら か と な っ て お り4・5),免疫 抑 制 作 用 の 一 部 がJNK 経 路,p38経 路 の 活 性 抑 制 に よ っ て 担 わ れ て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ て い る34).さ ら にIL-2プ ロ モ ー タ ー に 対 す る 各 種 の 恒 常 活 性 型 変 異 体 の 効 果 を 調 べ た と こ ろ,JNK とp38と は 互 い の 活 性 を 相 補 し あ え る も の の,ERK1/2 経 路 の 活 性 を 代 替 す る こ と は で き な い こ と が 示 唆 さ れ た (筆 者 ら:投 稿 準 備 中).た と え ばJNKが 存 在 し な い 場 合 で も,ERK1/2経 路 が 活 性 化 し た 状 態 で あ れ ば,p38の 量 を 増 や し て い く こ と でIL-2プ ロ モ ー タ ー の 活 性 を 上 昇 さ せ る こ と が 可 能 で あ る.な お,先 に 述 べ たdistalNF AT領 域 の 転 写 活 性 化 に は,ERK1/2経 路 の 活 性 が 必 須 で あ る.し か し,ERK1/2経 路 に 加 え てJNK経 路 とp38 経 路 を 活 性 化 さ せ る とdistalNF-AT領 域 の 転 写 活 性 が 上 昇 す る こ と も 事 実 で あ り,ERK1/2経 路 を 介 し て 活 性 化 さ れ たAP-1とNFATと の 複 合 体 が,distalNF-AT 領 域 を 介 し た 転 写 活 性 化 に 必 要 な 最 小 限 の 機 能 単 位 で あ り,そ のAP-1がJNK経 路 やp38経 路 に よ っ て リ ン 酸 化 さ れ る こ と で,さ ら に 転 写 活 性 が 増 強 さ れ て い る も の と 考 え ら れ る.ERK1/2経 路 とJNK経 路 やp38経 路 が, IL-2プ ロ モ ー タ ー 上 の 他 の シ ス エ レ メ ン ト に つ い て も distalNF-AT領 域 で み ら れ た よ う に 協 調 的 に 制 御 し て い る の か,そ れ ぞ れ 個 別 に 制 御 し て い る の か に 関 し て は,現 在 解 析 を 進 め て い る と こ ろ で あ る. 一 方,AP-1と 協 調 し てdistalNF-AT領 域 の 転 写 を 活 性 化 さ せ るNFATフ ァ ミ リ ー に 関 し て,最 近 興 味 深 い 報 告 が な さ れ て い る.NFATフ ァ ミ リ ー は 通 常 は リ ン 酸 化 さ れ た 状 態 で 細 胞 質 に 局 在 して い る が,T細 胞 の 活 性 化 に 伴 い カ ル シ ニ ュ ー リ ン に よ っ て 脱 リ ン 酸 化 さ れ て 核 内 へ と 移 行 す る.Davisの グ ル ー プ は,NFATフ ァ ミ リ ー の う ちNFAT235)とNFAT436}がJNKに よ っ て 直 接 リ ン 酸 化 さ れ る こ と を 見 い だ し,JNKに よ る リ ン 酸 化 がNFAT2とNFAT4の 刺 激 に 伴 う 核 移 行 を 阻 害 す る こ と を 示 し た.JNKに よ るNFAT2の 制 御 に 関 し て は,Porterら も 同 様 の 報 告 を 行 な っ て い る37).Davisの グ ル ー プ は,JNK1とJNK2の ダ ブ ル ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス の 解 析 結 果(後 述)と 関 連 さ せ て,JNKがIL-2の 遺 伝*3シ ク ロ ス ポ リ ンAは 細 胞 内 で シ ク ロ フ ィ リ ン(cyclophilin)と よ ば れ る 蛋 白 質 と,ま たFK506はFKBP(FK506-binding protein)と よ ば れ る 蛋 白 質 と そ れ ぞ れ 複 合 体 を 形 成 す る.シ ク ロ ス ポ リ ンA-シ ク ロ フ ィ リ ン 複 合 体 な ら び にFK506-FKBP複 合 体 は,と も に カ ル シ ニ ュ ー リ ン に 結 合 し て,カ ル シ ニ ュ ー リ ン に よ るNFATの 脱 リ ン 酸 化 ・核 移 行 を 阻 害 す る こ とが 知 ら れ て い る.
子 発 現 を負 に制 御 して い る との 見 解 を示 して い る.し
か
し,抗 原 刺 激 を 受 け る 前 のT細
胞 に お い て は,NFAT
フ ァ ミ リ ー の な か で もNFAT1の
発 現 が 優 位 で あ り,
NFAT2は
抗 原 刺 激 を受 け て 初 め て 発 現 が 誘 導 さ れ る こ
とが 知 られ て い る.ま
た,NFAT4は
胸 腺 内 の 未 成 熟T
細 胞 で 最 も高 く発 現 して お り,末 梢 のT細
胞 で は発 現
が 低 下 す る こ とが 明 らか に され て い る.し た が っ て,JNK
の 活 性 化 が 直 接IL-2遺
伝 子 の 発 現 の 抑 制 を 行 な っ て い
る と は 考 え に く く,む し ろ 活 性 化 し たT細
胞 が ヘ ル パ
ーT細
胞 や キ ラーT細
胞 と して の 機 能 を 果 た す 際 の 調
節 機 構 の1つ
と して 捉 え るべ きで あ る よ うに 思 わ れ る.
実 際,JNKはT細
胞 が 抗 原 認 識 後 しば ら くして か ら(刺
激 後24∼48時
間)遺 伝 子 発 現 が 増 大 す る こ とが 知 られ て
お り38),活 性 化 過 程 と い う よ りは 活 性 化 し た あ と のT
細 胞 に お い て 重 要 な働 き を担 っ て い る こ とが 示 唆 さ れ て
い る.
JNKは
さ ら にIL-2のmRNAレ
ベ ル で の 安 定 化 に も
関 与 す る こ と が 知 ら れ て い る.IL-2のmRNAはTCR
刺 激 の み を 加 え た細 胞 内 で は速 や か に 分 解 され る の に対
し,CD28か
ら の 刺 激 が 共 存 す る と 非 常 に 安 定 化 さ れ
る.Chenら
は,CD28に
よ っ て 活 性 化 さ れ る シ グ ナ ル
伝 達 分 子 と してJNKに
着 目 し,JNKの
活 性 を阻 害 し た
場 合 に はIL-2mRNAの
安 定 性 が 低 下 す る こ と,逆
に
JNK経
路 の 活 性 化 因 子 を過 剰 発 現 させ る とそ れ だ け で
IL-2mRNAの
安 定 性 が 増 大 す る こ と を示 した27).JNK
に よ る ⅣL-2mRNAの
安 定 化 は,IL-2mRNAの5'UTR
(untranslated region)を 介 して 発 揮 され て い る こ とが 示
唆 さ れ て い る もの の,そ
の分 子 機 構 は まだ 不 明 で あ る.
JNKやp38が,TCRとCD28な
ど の 補 助 刺 激 分 子 の
両 者 の シ グ ナ ル が 共 存 す る場 合 に強 く活性 化 され るの に
対 し,ERK1/2の
活 性 化 はTCRか
らの 刺 激 だ け で 十 分
に 活 性 化 さ れ る.そ
の 際,T細
胞 は ⅣL-2の 生 産 が で き
な い の み な らず,新
規 の 蛋 白 質 合 成 を介 して ア ネ ル ギ ー
に 陥 る.ア
ネ ル ギ ー に 陥 っ た 細 胞 に お い て は,TCRと
CD28に
よ る 共 刺 激 を 加 え て もRasの
活 性 化 が 起 こ ら
ず,結
果 と してERK1/2な
らび にJNK経
路 の 活 性 化 が
抑 制 され る(図2参
照).し
か し,ど の よ う な メ カ ニ ズ ム
で ア ネ ル ギ ー が 起 こ って い る の か につ い て は い ま だ に 不
明 な 点 が 多 い.た
と えばBoussiotisら
は,生 化 学 的 な 解
析 か ら,ア ネ ル ギ ー の 起 こ っ た細 胞 で はRap1の
活 性 化
経 路 が 特 異 的 に増 強 され,Rasの
活性 化 を 拮 抗 的 に 阻 害
して い る と報 告 して い る39).し か し,恒 常 活 性 型Rap1
の ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス を 用 い た 解 析 に お い て は, む し ろT細 胞 の シ グ ナ ル 伝 達 の 増 強 が 観 察 さ れ て お り40),Rap1の 活 性 化 が ア ネ ル ギ ー の 本 態 で あ る と い う モ デ ル に は 再 考 が 迫 ら れ て い る.ま た,同 じ くBoussiotis ら は,CDK(cyclin-dependent kinase)阻 害 因 子 の1つ で あ るp27の 発 現 増 加 が ア ネ ル ギ ー を 規 定 し て い る と の モ デ ル も 提 出 し て い る が41),別 の グ ル ー プ か ら はp27の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス 由 来 のT細 胞 に お い て も ア ネ ル ギ ー が 観 察 さ れ る と の 報 告 が な さ れ て お り42),少 な く と も 生 理 的 な 条 件 下 で はp27の 発 現 と ア ネ ル ギ ー と の 相 関 は ほ と ん ど な い も の と 考 え ら れ る.一 方 で,そ も そ も ど の よ う な シ グ ナ ル が ア ネ ル ギ ー の 誘 導 に 必 要 な の か と い う 点 に つ い て も,解 析 が ほ と ん ど 進 ん で い な い の が 現 状 で あ る.現 在 ま で の と こ ろ,TCRの 下 流 の シ グ ナ ル の う ち,カ ル シ ニ ュ ー リ ン の 活 性 化 と そ れ に ひ き 続 く NFATフ ァ ミ リ ー の 活 性 化 が ア ネ ル ギ ー の 誘 導 に 必 須 で あ る こ と,一 方 でERK1/2経 路 の 活 性 化 を 阻 害 し て も ア ネ ル ギ ー は 正 常 ど お り誘 導 さ れ る こ と が 明 ら か に さ れ て い る43).ア ネ ル ギ ー 誘 導 の 制 御 因 子 や ア ネ ル ギ ー 状 態 を 規 定 す る 因 子 の 同 定 が 進 め ば,よ り効 率 的 に ア ネ ル ギ ー を 誘 導 す る こ と が 可 能 に な る と 期 待 さ れ る.実 際, 臓 器 移 植 に 際 し て,こ れ ま で の 免 疫 抑 制 剤 を 用 い た 対 症 療 法 的 な 移 植 医 療 に 代 わ っ て,ア ネ ル ギ ー を 積 極 的 に 誘 導 す る 方 法 に 注 目 が 集 ま っ て い る. IL-2以 外 の サ イ ト カ イ ン の 生 産 にMAPKフ ァ ミ リ ー は ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す の で あ ろ う か?遺 伝 子 欠 損 マ ウ ス の 解 析 か ら,T細 胞 で 発 現 の み ら れ るJNKサ ブ フ ァ ミ リ ー の う ち,JNKIはIL-4の 生 産 を 抑 制 す る こ と で 免 疫 系 の バ ラ ン ス がTh2側 に 傾 く の を 負 に 制 御 し て い る こ と が44),ま たJNK2はIFN-γ の 生 産 を 正 に 制 御 し て い る こ と が45),そ れ ぞ れ 示 さ れ て い る.JNK1と JNK2の ダ ブ ル ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス は 脳 神 経 系 で の ア ポ トー シ ス の 異 常 に よ り胎 生 致 死 と な る も の の,blastocyst complementation*4と よ ば れ る 手 法 に よ っ てT細 胞 に お け るJNKの 機 能 が 解 析 さ れ て お り,Th2型 の サ イ ト カ イ ン の 生 産 が 著 し く増 強 さ れ て い る こ と が 明 ら か に さ れ て い る25).し か し,こ の マ ウ ス に お い て 免 疫 系 の バ ラ ン ス がTh2に 傾 い て い る わ け で は な く,Th1型 の サ イ ト カ イ ン で あ るIFN.γ の 生 産 に つ い て は む し ろ 増 強 さ れ る 傾 向 が み ら れ た.ま っ た く 同 様 の 結 果 は,MKK7 の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 解 析 か ら も 得 ら れ て い る.以 上 の 結 果 は,JNK経 路 がTh2型 の サ イ ト カ イ ン の 生 産 を1376 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.47No-11(2002) 負 に 制 御 し て い る と い う 観 点 だ け か ら は 説 明 し に く く, T細 胞 の 活 性 化 そ の も の を 負 に 制 御 し て い る 可 能 性 を 示 唆 し て い る.実 際,JNK1とJNK2の ダ ブ ル ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス に お い て は,TCRとCD28に よ る 刺 激 に 伴 う IL-2の 生 産 も 増 強 さ れ て い る.一 方,Penningerの グ ル ー プ は 独 立 にMKK7の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス を 作 製 し , 末 梢T細 胞 の 反 応 性 は 野 生 型 マ ウ ス 由 来 のT細 胞 と ほ と ん ど 同 じ で,む し ろ 胸 腺 内 の 未 成 熟T細 胞 の 増 殖 能 が 著 し く増 強 さ れ て い る と 報 告 し て い る46).T細 胞 に お け るJNK経 路 の 標 的 遺 伝 子 を 解 明 す る 過 程 で,こ れ ら ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 表 現 型 が 分 子 レ ベ ル で 記 述 さ れ る こ と に な る も の と期 待 さ れ る. p38サ ブ フ ァ ミ リ ー に 関 し て は,ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 作 製 さ れ たp38α に つ い て も 非 常 に 早 い 段 階 で 胎 生 致 死 と な る た め24)に,現 在 の と こ ろT細 胞 の 機 能 に 関 す る ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス か ら の 情 報 は 得 ら れ て い な い.し か し,優 性 不 能 型p38の ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス や SB203580を 用 い た 解 析 か ら,p38がIFN-γ の 遺 伝 子 発 現 に お い て 重 要 な 役 割 を 担 う 一 方,1レ4の 生 産 に は 関 与 し な い こ とが 明 ら か に さ れ て い る47).実 際,IFN-γ の プ ロ モ ー タ 領 域 を 用 い た レ ポ ー タ ー ア ッ セ イ か ら,p38 経 路 とNF-κB経 路 の 協 調 的 な 活 性 化 の み で ⅣFN-γ の 遺 伝 子 発 現 が 誘 導 さ れ る 可 能 性 が 示 唆 さ れ て い る48). お わ り に T細 胞 の シ グ ナ ル 伝 達 の 解 析 で 広 く 用 い ら れ て い る Jurkat細 胞 は,末 梢 の ヘ ル パ ーT細 胞 に 近 い 性 質 を も っ て い る と 考 え ら れ て お り,と く にTCR刺 激 に 伴 うIL-2 の 遺 伝 子 発 現 を 対 象 と し た 解 析 に お い て は 中 心 的 な 役 割 を 果 た し て き た.逆 の 見 方 を す れ ば,非 常 に 使 い 勝 手 の よ いJurkat細 胞 が,同 じ ヘ ル パ ーT細 胞 の 機 能 で も IFN-γ やIL-4の 遺 伝 子 発 現 の 解 析 に は 向 い て い な か っ た こ と か ら,自 然 と 「IL-2生 産 の シ グ ナ ル 伝 達 」 が 集 中 的 に 解 析 さ れ て き た と も い え る で あ ろ う.し か し,実 際 の 免 疫 系 を 考 え て み る と,Th1/Th2の バ ラ ン ス の 異 常 が 自 己 免 疫 疾 患 や ア ト ピ ー 性 皮 膚 炎 な ど の 疾 病 を ひ き
起 こす こ とか ら も類 推 さ れ る よ う に,Th1・Th2型
の サ
イ トカ イ ンの 生 産 が どの よ うに 制 御 さ れ て い る の か とい
う点 は非 常 に 重 要 な テ ー マ で あ る.前 述 した よ うに,最
近 の 遺 伝 子 改 変 マ ウ ス の 解 析 か らは,MAPKフ
ァ ミ リ
ー が こ れ らTh1/Th2バ
ラ ンス の 制 御 に も関 与 して い る
こ とが 示 唆 され つ つ あ る.し か し,現 時点 で は どの よ う
な 分 子 の リ ン酸 化 を 介 し てTh2型
の サ イ トカ イ ンの 生
産 を負 に制 御 して い る の か,と
い っ た こ とす ら明 らか に
さ れ て は い な い.も
しTh2型
の サ イ トカ イ ンの 発 現 の
み を特 異 的 に抑 制 す る メ カ ニ ズ ム が 明 らか に され る な ら
ば,喘 息 や ア トピー 性 皮 膚 炎 な どの ア レル ギ ー性 疾 患 へ
の 新 しい ア プ ロ ー チ とな りう る もの と期 待 さ れ る.
ヘ ル パ ーT細
胞 に 比 べ て,キ
ラ ーT細
胞 の 機 能 発 現
にお け る シ グ ナ ル 伝 達 経 路 の 解 析 は 十 分 に進 ん で い る と
は言 い が た い.ひ
とつ に はJurkat細
胞 に相 当 す る よ う
な キ ラ ーT細
胞 の よ い モ デ ル 系 が な か っ た た め で あ
り,キ ラ ーT細
胞 の 解 析 は マ ウ ス 由 来 の 初 代 培 養 を 用
い た 細 胞 生 物 学 的 な ア プ ロー チ が 主 流 で あ っ た.し
か
し,各 種 の ア ッセ イ系 の 開 発 に 伴 っ て,こ れ ま で は不 可
能 で あ っ た 解 析 も可 能 とな り,ERK1/2経
路 の活 性 化 が
キ ラ ー 活 性 の 発 現 に 必 須 で あ る こ とが 示 唆 さ れ つ つ あ
る.今
後 の 解 析 に よ っ て,キ
ラ ーT細
胞 の 機 能 発 現 に
お け るMAPKフ
ァ ミ リー の 役 割 が 明 らか に さ れ る もの
と思 わ れ る.
T細 胞 の 機 能 を 考 え る う え で は,MHC-ペ
プ チ ド複 合
体 をT細
胞 に提 示 す る,い
わ ゆ る抗 原 提 示 細 胞 の 活 性
化 が 非 常 に 重 要 な意 味 を もっ て くる.本 稿 で は触 れ る こ
とが で き な か っ たが,こ
の 抗 原提 示 細 胞 の活 性 化 の シ グ
ナ ル伝 達 に現 在 注 目が 集 ま っ て い る.抗
原提 示 細 胞 は,
通 常 の 状 態 で はCD28な
どの 補 助 刺 激 分 子 に 対 す る リ ガ
ン ドを 発 現 して い な い か,も
し くは 発 現 レベ ル が 低 く保
た れ て お り,外 界 か らの 刺 激 に伴 っ て 発 現 誘 導 され る こ
と が 知 ら れ て い る.す
な わ ち,実
際 にT細
胞 を 活 性 化
す る場 合 に は,抗 原 提 示 細 胞 自 身 も活 性 化 さ れ る 必 要 が
あ る.さ
ら に,活 性 化 され た抗 原提 示 細 胞 は 各種 の サ イ
トカ イ ン を分 泌 す る こ と で,Th1/Th2バ
ラ ンス に も 関
*4T細 胞 な ら び にB細 胞 が 成 熟 す る た め に は,抗 原 認 識 部 位 の 遺 伝 子 組 換 え が 起 こ る こ と が 必 須 で あ る.し た が っ て,そ の 組 換 え に 必 要 な 酵 素Rag1やRag2を 欠 損 す る マ ウ ス に お い て は,T細 胞 とB細 胞 が ま っ た く み ら れ な い こ と に な る.こ の マ ウ ス を 利 用 し て, 胎 生 致 死 を ひ き起 こ す よ う な 遺 伝 子 を 欠 損 す るT細 胞 とB細 胞 の 挙 動 を 解 析 す る こ とが 可 能 で あ る.対 象 と な る 遺 伝 子 の 両 方 の ア リ ル を 欠 損 し た ダ ブ ル ノ ッ ク ア ウ トES細 胞 を樹 立 し,こ のES細 胞 をRag2ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス の 胚 盤 胞 に 注 入 す る と,Rag2ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス との キ メ ラ が 生 じ て,結 果 的 に 出 現 す るT細 胞 やB細 胞 は す べ て 対 象 と な る 遺 伝 子 を 欠 損 し た 細 胞 と い う こ と に な る.こ の 手 法 を,blastocyst complementationと よ ぶ.た だ し,す べ て の 遺 伝 子 ノ ッ ク ア ウ トES細 胞 に 適 用 で き る わ け で は な く,ES細 胞 の 増 殖 に も必 要 な 遺 伝 子 や 非 常 に 早 期 に 致 死 と な る よ う な遺 伝 子 な ど に 関 して は,当 然 キ メ ラ 個 体 は 生 じな い.
与 す る こ とが 知 られ て い る.抗 原 提 示 細 胞 の 活 性 化 シ グ
ナ ル と して は,細 菌 や 原 虫,ウ
イ ル ス な どの構 成 分 子 が
知 られ て お り,抗 原 提 示 細 胞 の 活 性 化 そ の もの が 個 体 に
と って の 異 物 の 認 識 ・排 除 の 第1段 階 で あ る と考 え ら れ
て い る.こ の 抗 原提 示 細 胞 に よる 異 物 認 識 の 過 程 に は,
Tol1-like receptor(TLR)と
よ ば れ る一 群 の 受容 体 が 関 与
して お り,そ の 下 流 で はJNKやp38が
活 性 化 され る こ
とが 知 られ て い る.実
際,MKK3の
ノ ッ ク ア ウ トマ ウ
ス 由 来 の 抗 原 提 示 細 胞 に お い て は,刺 激 に伴 うIL-12の
生 産 が 低 下 して お り49),p38経 路 が こ れ ら抗 原 提 示 細 胞
の活 性 化 過 程 で 重 要 な役 割 を担 っ て い る こ とが 示 唆 され
て い る.JNK経
路 の 抗 原 提 示 細 胞 に お け る機 能 解 析 な
ど残 さ れ た 課 題 も多 く,免 疫 系 に お け るMAPKフ
ァ ミ
リー の 役 割 を 理 解 す る う えで も,抗 原 提 示 細 胞 の シ グナ
ル伝 達 機 構 は 今 後 の 大 き な研 究 対 象 の ひ とつ とな る もの
と思 わ れ る.
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松 田 達 志 略 歴:1996年3月 東 京 大 学 大 学 院 理 学 系 研 究 科 博 士 課 程 修 了,理 学 博 士.1996年4月 よ り慶 應 義 塾 大 学 医 学 部 微 生 物 学 ・免 疫 学 教 室 助 手 .研 究 テーマ:MAPKフ ァミ リー を切 り 口 と した免 疫 系 シ グナ ル 伝 達 の 解 析,関 心 事:ア ネ ル ギ ー の メ 力 ニ ズ ム な ど,シ グナ ル 伝 達 の 不 活 性 化 機 構. 第27回 日 本 医 用 マ ス ス ペ ク トル 学 会 年 会 日時:平 成14年9月12日(木)∼14日(土) 会 場:久 留 米大 学 筑水 会 館(久 留 米 市 旭 町67) 特 別 講演:「 ス トレス反 応 の ひ きが ね を ひ く もの」 田 中正 敏(久 留 米 大 医) 招 待 講 演:「 新 しい ホ ル モ ン 『グ レリ ン』 の 発 見,構 造 解 析,そ の 生理 作 用 」 児 島 将 康(久 留 米 大 分子 生 命研) 演 題未 定Hiroyuki Matsumoto(Univ.of Oklahoma) シ ンポ ジ ウム: 「ポ ス トゲ ノム 医学 にお け る生 理 活 性 分 子探 索 とMS」 司 会:清 水 章(大 阪 医 大)・ 和 田芳 直(大 阪母 子 保 健 医療 セ) 和 田芳 直(大 阪母 子 保健 医療 セ 研)/中 西豊 文(大 阪 医大)/南 野 直 人(循 環 器病 セ研)/都 留 美智 代(久 留 米 大 医) 「病 態 研 究 へ の 質量 分 析 の進 歩 」(仮題)司 会 ・演 題 未定 ワー ク シ ョ ップ:「 質量 分 析 の 医 学研 究 へ の応 用:ア ップ デー ト」 (仮題) 一般演 題,学 会 奨励 賞 受 賞 者 講 演,そ の他 参 加 費:6,000円(学 生 は 参 加 費 ・懇 親 会費 とも に無 料)懇 親 会 費3.000円 問 合 せ先:〒830-0011福 岡県 久 留 米市 旭 町67 久留 米大 学 医 学部 小 児 科 学 教 室 内 第27回 日本 医用 マ ス スペ ク トル学 会 年 会事 務 局 芳野 信 Tel. 0942-31-7565 FAX 0942-38-1792 http: //www.kanazawa-med.ac.jp/-jsbmso/ 第13回 フ ォ ー ラ ム ・イ ン ・ ドー ジ ン 生 命 機 能 と 病 の 中 の 蛋 白 質 フ ォ ー ル デ ィ ン グ 日時:平 成!4年11月29日(金)10:15∼18:20(開 場10:00) 会 場:鶴 屋 ホ ー ル(テ トリア熊 本7階 熊 本市 手 取 本 町6-1) 蛋 白質 の フォ ー ルデ ィ ング にお け る α→ β構 造転 移 星 野 大(阪 大 蛋 白研) 小 胞 体 品 質管 理 機 構 と分 子 シ ャペ ロ ン 永 田 和宏(京 大 再 生研) タンパ ク質 の ミ トコ ン ドリ ア輸 送.フ ォール デ ィ ング ・ア ポ トー シス と分 子 シ ャペ ロ ン 森 正 敬(熊 本大 医) AAA+フ ァ ミリーATPaseと 分 子 シャペ ロ ン 小 椋 光(熊 大 発 生 医研 セ) 分 子 シャペ ロンとタンパ ク質 の 変性 凝 集 吉 田 賢 右(東 工 大 資源 研) 蛋 白質 分解 と品 質 管理 田 中啓 二(都 臨床 研) ア ルツ ハ イマ ー 病 とア ミロ イ ドβタ ンパ ク質 代 謝 西 道 隆 臣(理 研 脳 セ) 家 族 性 ア ミ ロ イ ド ポ リ ニ ュ ー ロ パ チ ー(FAP)の ア ミ ロ イ ド沈 着 機 構 の 解 析 と治 療 安 東 由 喜 雄(熊 本 大 医) プ リ オ ン 病 堂 浦 克 美(九 大 院 医) 参 加 費:無 料 問 合 せ ・申 込 先:〒861-2202熊 本 県 上 益 城 郡 益 城 町 田 原2025-5 ㈱ 同 仁 化 学 研 究 所 内 フ ォ ー ラ ム ・イ ン ・ ドー ジ ン 事 務 局 損 当:蒲 野 ・堀 口Tel.0120-489548FAXO120-021557
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