ウ イ ル ス の 感 染 防 御 突 破 戦 略:イ ンターフェロンシステム抑制の分子機構
ウイルスによるJAK/STAT情
報伝達系
抑制機構の多様性
横 田伸 一 ・横沢 紀 子 ・岡林環 樹 ・藤 井 暢弘
ウイル スは感染 を成立 させるた めに宿主の多彩な免疫 シス テムの障壁を乗 り越 えな ければな ら
な い.ウ イルス感染 に対 する最初期の自然免疫機構 と してインター フェロンがあ る.こ れに対
抗するためインターフ ェロンの細胞 内シグナル伝達 系(JAK/STAT系)を
抑制 することがウイル
スのひとつの手段とな る.抑 制の方法 は,ウ イルスの種類 によってさま ざまである こ とが,最
近の研究で明 らかにな ってきた.JAK/STAT系
は他の多 くのサイ トカイ ンの シグナ ル伝達 系で
もあり,影 響 はインター フェロン系にとどまらないと考 えられる.
ウイル ス感染
イ ンターフ ェロ ン 細胞 内シグナル伝達JAK/STAT系
は じ め に イ ン タ ー フ ェ ロ ン(IFN)は ウ イ ル ス 感 染 時 に 宿 主 が 誘 発 す る ウ イ ル ス 増 殖 阻 害 因 子 で あ る.抗 体 や 細 胞 性 免 疫 と い っ た 獲 得 免 疫 よ り も 早 く 産 生 さ れ る 自 然 免 疫 を 担 う 重 要 な 役 者 の ひ と つ で あ る.IFNは,細 胞 表 面 のIFN レ セ プ タ ー に 結 合 す る と さ ま ざ ま な 遺 伝 子 の 転 写 活 性 化 を 起 こ す.い わ ゆ るIFN-inducible genesと よ ば れ る 一 群 の 遺 伝 子 で あ り,そ の 多 様 性 が 抗 ウ イ ル ス 作 用,抗 腫 瘍 作 用,リ ンパ 球 系 の 活 性 抑 制,マ ク ロ フ ァ ー ジ 活 性 化 な どIFNの 多 面 的 な 生 物 活 性 に 反 映 し て い る1,2),ウ イ ル ス は 宿 主 に 感 染 を 成 立 さ せ る た め に さ ま ざ ま な ス トラ テ ジ ー でIFNシ ス テ ム を 抑 制 し て い る こ と が 近 年 次 々 と 明 ら か に さ れ て い る3∼5).本 稿 で は,IFNの 細 胞 内 シ グ ナ ル 伝 達 系 で あ るJAK/STAT系 を ウ イ ル ス が ど の よ う に 修 飾 す る こ と でIFNシ ス テ ム を 抑 制 し て い る か に つ い て 概 説 す る.Ⅰ.JAK/STAT系
と は?
Jakはjanus kinase,STATはsignal transducer and activator of transcriptionの 略 語 で あ る.JAK/STAT系
は も と も とIFNの シ グ ナ ル 伝 達 系 の 研 究 で 明 ら か に さ れ た も の で あ る が,IFNに 限 ら ず 多 く の サ イ ト カ イ ン や 成 長 因 子 の シ グ ナ ル 伝 達 に 使 わ れ て い る.JAKの 名 の 由 来 は,二 面 神janus(ヤ ヌ ス)で あ り,レ セ プ タ ー と 転 写 因 子STATの 二 者 を 橋 渡 し す る 役 割 か ら そ う よ ば れ て い る.こ れ ま で にJAKは4種 類(Jak1,Jak2,Jak3, Tyk2),STATは7種 類(STAT1,STAT2,STAT3, STAT4,STAT5a,STAT5b,STAT6)が 知 ら れ て い る6・7).表1に 示 す よ う に,お の お の の 液 性 因 子 に 特 異 的 なJAK/STATの 組 合 せ が あ り,シ グ ナ ル の 多 様 性 が 産 み 出 さ れ る 一 因 と な っ て い る.逆 に,あ る 特 定 のJAK やSTATが 複 数 の シ グ ナ ル 伝 達 系 に シ ェ ア さ れ る こ と に な る.こ れ が サ イ トカ イ ン シ グ ナ ル 問 の ク ロ ス トー ク が 存 在 す る こ と の 大 き な 要 因 と な っ て い る. IFNの 情 報 伝 達 系 に お け るJAK/STAT系 の 詳 細 は 本 特 集 の 総 論 を 参 照 さ れ た い.簡 単 に 述 べ る と,IFN-α/β (I型IFN)はJak1とTyk2を 使 い,リ ン 酸 化STAT 1,リ ン 酸 化STAT2さ ら にIRF-9/p48/ISGF3γ と 複 合 体 を 形 成 す る.こ れ がIFN stimulated gene factor3
(ISGF3)と よ ば れ る 転 写 活 性 化 因 子 と な る.IFN-γ(Ⅱ 型IFN)の 場 合 は,レ セ プ タ ー にJak-とJak2が 結 合 し
Shin-ichi Yokota,Noriko Yokosawa,Tamaki Okabayashi,Nobuhiro Fujii,札 幌 医 科 大 学 医 学 部 微 生 物 学 講 座E-mail:syokota@ sapmed.ac.jp
Diversity of suppression mechanisms of JAKE STAT pathway by virus infection
て お り,リ ガ ン ド の 刺 激 に よ りSTAT1が リ ン 酸 化 さ れ,ホ モ ダ イ マ ー の 転 写 活 性 化 因 子(gamma activated factor;GAF)が 形 成 さ れ る.
Ⅱ.ウ イルスはどのよ うにJAK/STAT系
を抑制するか
IFNに よ り 誘 導 さ れ る 遺 伝 子 群 が 多 種 多 様 で あ る こ と か ら も 理 解 で き る が,IFNの 活 性 は 多 岐 に 渡 っ て い る.ウ イ ル ス がIFNシ ス テ ム を 抑 制 す る と い っ て も, そ れ ら エ フ ェ ク タ ー 分 子 そ れ ぞ れ を 阻 害 し て い た の で は 大 変 で あ る.確 か に 抗 ウ イ ル ス 活 性 を 担 っ て い るdouble strandRNA-activated protein kinase(PKR)の 活 性 を 抑 制 し た り,2,5-ｏligoadenylate synthetase/RNaseL系 を 抑 制 す る 機 構 が さ ま ざ ま な ウ イ ル ス に 備 わ っ て い る こ と が 報 告 さ れ て い る3・4).し か し な が ら,IFN作 用 の 根 っ こ を 抑 え る の が 効 率 の よ い や り方 の は ず で あ る. IFN産 生 系 に つ い て は,本 特 集 の 総 論 に 詳 細 が 述 べ ら れ て い る の で,ご く簡 単 に ふ れ る.ま ず,ウ イ ル ス が 入 っ た と い う刺 激 に よ っ て 細 胞 の 中 に す で に 不 活 性 型 と し て 構 成 的 に 存 在 し て い る 転 写 因 子NF-κBとIRF-3[→ 今 月 のKey Words (p.509)]が 速 や か に 活 性 化 さ れ,微 量 のIFN-β が 産 生 誘 導 さ れ る.こ のIFN-β が オ ー ト ク ラ イ ン/パ ラ ク ラ イ ン で 細 胞 に 作 用 し,JAK/STAT系 を 動 か す.さ ま ざ ま な サ ブ タ イ プ の IFN-α の 発 現 誘 導 を す る 転 写 因 子IRF-7は,JAK/STAT系 に よ り 発 現 誘 導 を 受 け る.結 果 と し て,IFNに よ るIRF-7依 存 的 なIFNの 産 生 誘 導 が 起 こ る.こ のIFNが さ ら に 大 量 のIFN産 生 や 抗 ウ イ ル ス 活 性 を もつ 一 群 の 蛋 白 質 を 立 ち 上 げ て い く の で あ る.こ の よ う に し てJAK/STAT系 と 誘 導 さ れ た IFNに よ る サ イ ク ル が 成 立 す る.前 半 のIFN-β の ト リ ガ ー ス テ ッ プ で は な く,後 半 のIFN大 量 産 生 サ イ ク ル を 止 め る こ と で,さ ら な る 大 量 のIFN産 生 と エ フ ェ ク タ ー 蛋 白 質 に よ る 抗 ウ イ ル ス 作 用 の 増 強 を 抑 え よ う と い う の が ウ イ ル ス に よ るJAK/STAT系 阻 害 の 本 質 と い え る.
表1JAK/STAT系
を介 す るサ イ トカイ ン,液 性 因子 と その シ グナ ル 伝 達 に使 わ れ て
い るJAKとSTAT
図1ウ イ ル ス感 染 に よ るJAK/STAT経 路 の 抑 制 機 構 青 で 示 して い るの が,ウ イ ル スの 作 用,これ ま で の報 告 か ら ウ イ ル ス に よ るJAK/STAT経
路
抑 制 の 機 序 を整 理 す る(図1)と,①JAK,STAT蛋
白 質
の 分 解 亢 進 に よ る細 胞 内 プ ー ル か らの 枯 渇,②
ウ イ ル
ス蛋 白 質 の 直 接 作 用 に よ るJAK,STAT活
性 化 の 阻 害,
③ 宿 主 のJAK/STAT系
ネ ガ テ ィブ レ ギ ュ レー タ ー の
誘 導 ・活 性 化,④ISGF3やGAFと
い った 転 写 活 性 化 因
子 の 核 内輸 送 の 阻 害 が あ る.先
述 の とお り,限 られ た数
のJAKとSTATの
組 合 せ に よ っ て 多彩 なサ イ トカ イ ン
な どの 液 性 因子 の シ グ ナ ル 伝 達 が 形 成 され てい る こ と を
考 え る と,こ の 系 を抑 制 す る こ とはIFNの
み な らず,
多 くの 細 胞 内 情 報 伝 達 系 が 影 響 を 受 け る こ とは想 像 に か
た くな い.
Ⅲ.JAK/STAT系
の 宿 主 に お け るネ ガ テ ィブ レ
ギ ュ レー ター
必 要 な シ グ ナ ル 伝 達 が 終 了 す れ ば,活 性 化 し たJAK/ STAT系 を シ ャ ッ ト オ フ す る 必 要 が あ る の で,宿 主 自 身 に もJAK/STAT系 の 抑 制 機 構 が あ る.こ れ ま で に ネ ガ テ ィ ブ フ ィ ー ドバ ッ ク に 関 係 す る3種 類 の 蛋 白 質 フ ァ ミ リ ー が 報 告 さ れ て い る8・9).図2に そ れ ら の 機 構 を ま と め た.1つ はSOCS(suppressor of cytokinesignaling) フ ァ ミ リ ー で あ り,JAKに 直 接 あ る い は レ セ プ タ ー に 結 合 し てJAKの リ ン 酸 化 を 抑 制 す る も の(SOCS1, SOCS3)や,レ セ プ タ ー に 結 合 し てSTATの レ セ プ タ ー へ の リ ク ル ー ト を 抑 制 し て い る も の(cytokine-inducible SH2protein;CIS)が あ る.2番 目 は,ホ ス フ ァ タ ー ゼ のPTP(phosphotyrosine phosphatase)フ ァ ミ リ ー で あ る.SHP1,SHP2,PTP1B,TCPTPな ど が あ り,細 胞 質 や 核 に 存 在 し,リ ン 酸 化 したJAK,STATの リ ン酸 残 基 を は ず し て い る.3番 目 はPIAS(protein inhibitor of ac tivatedSTAT)フ ァ ミ リ ー で,PIAS1,PIAS3,PIASx, PIASyが 知 ら れ て い る.PIAS1はSTAT1とPIAS3は STAT3と 結 合 し,STATのDNAへ の 結 合 を 抑 制 す る と 考 え ら れ て い る,と く にPIAS1は 活 性 化STAT1と 相 互 作 用 す る こ と が 示 さ れ て い る. JAK/STAT系 の 抑 制 と い う 観 点 か ら,こ の よ う な ネ ガ テ ィ ブ レ ギ ュ レ ー タ ー と ウ イ ル ス と の 関 係 に 興 味 が も た れ る.し か し な が ら 現 在 ま で に,C型 肝 炎 ウ イ ル ス (HCV)と 単 純 ヘ ル ペ ス ウ イ ル ス1型(HSV-1)でSOCS3 の 誘 導 が 見 ら れ て い る 以 外 に 知 見 は な い.Ⅳ.DNAウ
イ ル ス によ るJAK/STAT系
抑制 機構
ウ イ ル ス に よ るJAK/STAT系
の抑 制 機 構 は 多 種 多 様
で あ り,現 在 も多 くの 報 文 が 出 され て い る.お
も な もの
に つ い て表2に
ま とめ た.以 下 に 筆 者 らの 仕 事 を中 心 に
い くつ か 詳 し く紹 介 し て い きた い.
1.ヘ ル ペ ス ウイル ス
ヒ ト羊 膜 由 来FL細 胞 へ の 感 染 系 でHSV-1は 非 常 に よ く増 殖 す る.こ の 系 の 感 染 初 期 か らIFN-α/β,IFN-γ の 情 報 伝 達 が 抑 制 さ れ て い る(図3)10).そ の 機 構 と し て JAK/STAT系 の ネ ガ テ ィ ブ フ ィ ー ドバ ッ ク 機 構 で あ る 宿 主 のJAK抑 制 蛋 白 質 の う ちSOCS3が 感 染 に よ っ て 速 や か に 転 写 誘 導 さ れ る こ と を 筆 者 ら は 見 い だ し た(図 3)(Yokota,S.et al.:投 稿 中).HSV-1感 染 に 関 し て は, シ ク ロ ヘ キ シ ミ ドで 蛋 白 質 合 成 を 止 め た 状 態 で 感 染 さ せ る とIFN誘 導 遺 伝 子 のmRNAが 立 ち 上 が っ て く る こ と が 報 告 さ れ て い る11).こ れ は 感 染 後 に 新 規 に 合 成 さ れ る 蛋 白 質 がIFN誘 導 遺 伝 子 の 発 現 を 抑 え て い る こ と を 示 唆 し て い る.ウ イ ル ス 感 染 に よ っ てIRF-3の リ ン 酸 化とIFNIβ のmRNAの 誘 導 ま で は 起 こ っ て い る が,IRF-7蛋 白 質 の 誘 導 は 起 こ ら な い こ と を 筆 者 ら は 観 察 し て い 図2宿 主 のJAK/STAT系 ネ ガ テ ィ ブ フ ィ ー ドバ ッ ク 機 構
青 で示 して い るの が,ネ ガ テ ィブ レギ ュ レー タ ー とそ の作 用機 構,
る.HSV-1感 染 に よ っ て 新 規 に 合 成 さ れ るIFN抑 制 蛋 白 質 の 正 体 が 宿 主 のSOCS3で あ る と 考 え ら れ る. ヒ トサ イ ト メ ガ ロ ウ イ ル ス の 場 合,感 染 細 胞 のJak1 とIRF-9の 蛋 白 質 量 が 減 少 し て い る こ と が 示 さ れ て い る12).プ ロ テ ア ソ ー ム 依 存 的 な 分 解 亢 進 に よ る も の と 考 え ら れ る が,詳 し い 機 構 は ま だ わ か っ て い な い.
2.ア デ ノウイ ルス
ウ イ ル ス が ん 遺 伝 子 と し て 有 名 なE1Aの 産 物E1A蛋 白 質 が 抗IFN活 性 を 担 っ て い る.そ の 作 用 は 多 岐 に 渡 り,STAT1やIRF-9の 細 胞 内 レ ベ ル の 減 少,ISGF3や GAFの 転 写 コ ア ク チ ベ ー タ ー で あ るCBP/p300や STAT1と の 結 合 に よ る 機 能 阻 害 な ど が 報 告 さ れ て い る13∼15).3.パ ピローマ ウ イル ス
ヒ トパ ビ ロ ー マ ウ イ ル ス の 場 合 も,発 が ん 遺 伝 子E6,E7の 産 物E6,E7蛋 白 質 が 抗IFN活 性 を 有 す る こ と が 報 告 さ れ て い る.E6はTyk2に 結 合 し て そ の リ ン 酸 化 を 抑 制 し16),さ ら にIRF-3に も 特 異 的 に 結 合 し て 転 写 活 性 化 能 を 抑 制 し て い る17).E7はIRF-9に 結 合 し て IFN-α/β の シ グ ナ ル を 阻 害 し て い る18}.な お,E6,E7 は そ れ ぞ れp53蛋 白 質,Rb蛋 白 質 に 結 合 す る こ と に よ っ て こ れ ら の が ん 抑 制 機 能 を 不 活 性 化 し,細 胞 を が ん 化 す る こ と が 知 ら れ て い る.
Ⅴ.RNAウ
イル ス によ るJAK/STAT系
抑 制機 構
1.パ ラ ミク ソウイル ス科 によ る抑制
パ ラ ミ ク ソ 科 ウ イ ル ス に よ るIFN情 報 伝 達 の 抑 制 は,分 子 レベ ル で 最 も よ く研 究 さ れ て い る.ウ イ ル ス の C,Vの2つ の 非 構 造 蛋 白 質(ア ク セ サ リ ー 蛋 白 質)が 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る5,19)[→ 今 月 のKey Words(p.509)],表2ウ
イ ルス に よるJAK/STAT経
路 の阻害
a)I:IFN-α/β 経 路,Ⅱ:IFN-γ 経 路.同 じC,Vで あ っ て も ウ イ ル ス に よ っ て そ の 作 用 が 大 き く異 な る こ と が 特 徴 で あ る.
A.ル
ブ ラ ウイ ル ス属
こ れ に 属 す る ウ イ ル ス で は,STAT蛋 白 質 の 枯 渇 が 認 め ら れ る.そ の 原 因 の お も な も の は,プ ロ テ ア ソ ー ム に よ る 分 解 亢 進 で あ る と さ れ て い る.ム ン プ ス ウ イ ル ス やSimlan virus5(SV5)で はSTAT1 の 蛋 白 質 レ ベ ル が 著 し く 減 少 し て い る.道 具 が 枯 渇 す る た め にIFN-α/β とIFN-γ の 両 方 の シ グ ナ ル の 伝 達 が 起 こ ら な く な る20・21).ム ン プ ス ウ イ ル ス 感 染 細 胞 で は,STAT1に よ るIFNシ グ ナ ル の 遮 断 に よ り,IFN誘 導 性 ア ポ トー シ ス やMHCク ラ ス1分 子 の 発 現 誘 導 が 著 明 に 抑 制 さ れ て い る こ と が 示 さ れ て い る22∼24).ヒ トパ ラ イ ン フ ル エ ン ザ2型 感 染 細 胞 で はSTAT2が 減 少 し て い る.こ の た め,IFN-α/β 経 路 の み が ブ ロ ッ ク さ れ る25).こ れ ら プ ロ テ ア ソ ー ム 依 存 性 の 分 解 は ウ イ ル ス の V蛋 白 質 に よ っ て 起 こ っ て い る5・19).ま た 最 近,ム ン プ ス ウ イ ル ス のV蛋 白 質 がSTAT3を も 分 解 す る こ と が 明 ら か に さ れ た26)(Yokosawa,N.et all:投 稿 中).STAT3 が 関 与 す る 代 表 的 な シ グ ナ ル はIL-6フ ァ ミ リ ー サ イ ト カ イ ン に よ るgpl30レ セ プ タ ー を 介 し た 経 路 で あ る. ま た,v-srcやv-ablな ど の が ん 遺 伝 子 に よ っ て も STAT3は 活 性 化 さ れ る.STAT3の シ グ ナ ル は,G1→ Sの 細 胞 周 期 進 行 に よ る 増 殖 促 進(c-Myc,Pim系 の 関 与),逆 に 細 胞 増 殖 抑 制(p191NK4D,p21wAF1/CIPI/sDⅣ1系 の 関 与),抗 ア ポ トー シ ス(BcI-2,Bcl-XLの 関 与)な ど 多 彩 な 現 象 に か か わ っ て い る27).STAT4やSTAT6と STAT3の 協 同 作 用 は,ヘ ル パ ーT細 胞(Th1,Th2)の 分 化 バ ラ ン ス に も 関 与 す る.ム ン プ ス ウ イ ル ス のSTAT 3分 解 に よ る 細 胞 へ の 影 響 は,細 胞 の 種 類 や お か れ て い る 環 境 に よ っ て 大 き く異 な る こ と が 予 想 さ れ る.感 染 細 胞 でIL-6やv-Srcに よ る 細 胞 内 シ グ ナ ル 伝 達 が 抑 制 さ れ て い る こ と が 実 際 に 示 さ れ て い る26)(Yokosawa,N.εt al.:投 稿 中). 図3HSV-1感 染 に よ るJAK/STAT系 ネ ガ テ ィ ブ レ ギ ュ レー タ ー 蛋 白 質SOCS3の 誘 導 (a)HSV-1感 染 に よるIFN情 報 伝 達 の抑 制.FL細 胞 にHSV-1VR 3株 も し くはUV処 理 した ウイ ル ス を 感 染 さ せ,4時 間後 に-FN αで 刺 激 し,チ ロ シ ン リン酸 化STAT1特 異 抗 体 に よる ウ ェス タ ン ブ ロ ッテ ィン グ でSTAT1の リン 酸 化 を 検 出.(b)HSV-1感 染 後 のSOCSフ ァ ミ リー 蛋 白質 のmRNA誘 導 のRT-PCRに よ る 解 析.(c)HSV-1感 染 後 のSOCS3誘 導 の蛋 白質 レベル で の 解析. ウ ェス タ ンブ ロ ッテ ィ ング に よ り検 出 した バ ン ドを 定量 化 した. 図4ム ン プ ス ウ イ ル スV蛋 白 質 の 変 異 体 に よ るSTAT1の 分 解 とIFN-α に よ るISRE転 写 活 性 化 誘 導 能 へ の 影 響29) (a)ム ン プ ス ウ イ ル スV蛋 白 質 とP蛋 白 質 の 構 造 模 式 図 と作 製 し たV蛋 白 質 変 異 体 の 変 異 位 置(青 字 で 示 したCysをAIaに 置 換).P蛋 白 質 はV蛋 白 質 と 同 じ遺 伝 子 か ら図 で 示 した 部 分 に2 塩 基 のGが 挿 入 さ れ て 読 まれ る,(b,c)V蛋 白 質 お よ び変 異 体 発 現FL細 胞 に お け るSTAT1蛋 白 質 量 の ウ ェ ス タ ン プ ロ ッテ ィ ン グ に よ る 解析.(d)V蛋 白質 お よび 変 異 体 発 現FL細 胞 に お け るIFN-α によ り誘 導 さ れ るISRE転 写 活 性 化 のル シ フ ェラ ー ゼ レ ポ ー ター 遺 伝 子 解 析 に よ る 検 討.ISREのIFN誘 導 性 転写 活 性 化 は,細 胞 内STAT1の 量 に 相 関 してい る.
ム ン プ ス ウ イ ル ス のVとPの 遺 伝 子 は 同 一 ゲ ノ ム 上 に 存 在 す る.そ の ま ま で はVmRNAが 読 ま れ,RNA 編 集 に よ り2塩 基 のGが 特 定 個 所 に 挿 入 さ れ る こ と に よ り,PmRNAが 生 成 す る.し た が っ て,N末 端 側 は 両 者 と も ま っ た く 同 じ構 造 を 有 し て い る(図4a).筆 者 ら は,C末 端 側 のV特 有 の ア ミ ノ 酸 配 列 部 分(V specific region:Vsp)を 細 胞 に 発 現 す る だ け で,STAT1の 分 解 が 起 こ る こ と を 示 し た28).こ の 部 分 は,シ ス テ イ ン 残 基 に 富 む 領 域 で,特 定 のCys残 基 に 変 異 を 入 れ る こ と で, STAT1の 分 解 とISREの 転 写 活 性 化 抑 制 が 起 こ ら な く な る こ と を 図4に 示 し た29).さ ら に,Vsp領 域 を ベ イ ト に し て 酵 母 ツ ー ハ イ ブ リ ッ ド法 に よ りV結 合 蛋 白 質 と し てRACK1(receptor for activated Ckinase)を 同 定 し た30).RACK1は,ス カ フ ォ ー ル ド蛋 白 質 と し て 多 くの 細 胞 内 あ る い は 膜 蛋 白 質 と 相 互 作 用 し て い る.I型IFN レ セ プ タ ー と の 関 連 で も,receptor chain2.2,Jak1, Tyk2,非 リ ン 酸 化STAT1と の 相 互 作 用 が 報 告 さ れ て い る31).筆 者 ら は,V蛋 白 質 がRACK1と 相 互 作 用 す る こ と に よ り,I型IFNレ セ プ タ ー 複 合 体 の 形 成 不 全 が 起 き て い る も の と 推 定 し て い る30). 一 方 で,筆 者 ら は ア ポ トー シ ス 抑 制 因 子 と し て 働 く HSP27の 発 現 誘 導 にSTAT1が 必 要 で あ る こ と を 明 ら か に し た(図5)32),こ の と き のSTAT1は 非 リ ン 酸 化 の 状 態 で ス ト レ ス 応 答 を 担 う 転 写 因 子heat shock factor-1
(HSF1)に 結 合 し て お り,熱 シ ョ ッ ク な ど の ス ト レ ス に よ り 活 性 化 さ れ たHSF1と 一 緒 に 核 移 行 す る.STAT1 が 分 解 さ れ て い る ム ン プ ス ウ イ ル ス 感 染 細 胞 で は ス ト レ ス に よ るHSP70の 誘 導 は 変 化 を 受 け な い が,HSP27の 発 現 誘 導 が ほ と ん ど 起 こ ら な く な る.こ の た めHSP27 依 存 性 の 高 い 細 胞 で は,ム ン プ ス ウ イ ル ス 感 染 に よ っ て ス ト レ ス 誘 導 性 の ア ポ トー シ ス 抵 抗 性(温 熱 耐 性)の 獲 得 能 が 消 失 し て い る.ア ポ トー シ ス は,ウ イ ル ス 感 染 細 胞 の 貪 食 細 胞 に よ る 除 去 と 抗 原 提 示 を 導 く最 初 の ス テ ッ プ と し て 位 置 づ け る こ と が で き る.ム ン プ ス ウ イ ル ス は STAT1の 分 解 亢 進 に よ り,完 璧 にIFN情 報 伝 達 を 抑 え る の と 引 き 換 え に 温 熱 耐 性 獲 得 能 を 失 い,宿 主 か ら 感 染 図5ム ン プ ス ウ イ ル ス 感 染 細 胞 に お け るHSP27の ス ト レ ス 誘 導 能 と 温 熱 耐 性 獲 得 能 の 消 失 (a)口 腔 扁平 上 皮 が ん細 胞 株OSC70に お け る温 熱 耐性 誘 導 とHSPの 発 現,細 胞 を 熱 シ ョッ ク(42℃,1時 間)処 理 し, 5時 間 復 帰培 養 後,カ ンプ トテ シ ン 処理 で アポ トー シス を誘 導 したl熱 シ ョック を与 え て お く こと で非 感 染 細 胞 はア ポ ト ー シス 抵抗 性 を示 す の に感 染 細 胞(OSC 70-MP)で は起 こ らな い.HSP27の 発 現 誘 導(ウ ェ ス タ ン ブ ロ ッテ ィ ン グで の 検 討)が 特 異的 に感 染 細 胞 で 消 失 して い る.(b)HSF1とSTAT1の 核 移 行 解析, 熱 シ ョ ッ ク(HS),IFN-γ(IFN)処 理 し たOSC19細 胞 の細 胞質 画 分 と 核 画 分 の ウ ェ ス タン ブ ロ ッテ ィン グ 解 析 を行 な っ た.HSに よ りHSF1の リ ン 酸 化 と 核 移 行 が 起 こ る.こ の と き 非 リ ン 酸 化 STAT1が 一 緒 に核 移 行 す る.IFN処 理 で はチ ロ シ ン リン 酸 化STAT1が 核 移行 す る,c:control.(c)HSP27発 現誘 導 にお け るSTAT1の 役 割 を示 した 模式 図l[文 献32よ り改 変]
細 胞 が よ り排 除 さ れ や す く な っ て し ま っ た と考 え て い
る.こ れ も宿 主 の感 染 防 御 の ひ とつ と して位 置 づ け ら れ
るか も しれ ない,
B.モ
ー ビ リウ イ ル ス属
こ れ に 属 す る 麻 疹 ウ イ ル ス の 感 染 細 胞 で はIFNIα/β の 情 報 伝 達 が 抑 制 さ れ て い る(図6)33).V蛋 白 質 の 作 用 で あ る と 考 え ら れ る34)が,C蛋 白 質 に も 活 性 の あ る こ と が ご く最 近 報 告 さ れ た35).筆 者 ら はV蛋 白 質 がJak1と 直 接 相 互 作 用 し て い る こ と を 明 ら か に し て い る(Oka-bayashi,T.et al.:投 稿 中).情 報 伝 達 の 抑 制 はJak1リ ン 酸 化 の レ ベ ル で レ セ プ タ ー 複 合 体 にV蛋 白 質 が 結 合 す る こ と で レ セ プ タ ー 周 辺 の 動 き を 抑 制 し て い る こ と に よ る と 考 え ら れ る.筆 者 ら は,こ れ を レ セ プ タ ー 複 合 体 が "フ リ ー ズ"し た 状 態 と よ ん で い る(図6a)33) .V蛋 白 質 に よ るIFN-α/β 系 の 抑 制 は,調 べ た 限 り で は 麻 疹 ウ イ ル ス 株 間 に よ る 差 は あ ま り な い よ う で あ る. 麻 疹 ウ イ ル ス はIFN-α/β 誘 導 性 のJak1リ ン 酸 化 を 抑 制 す る 一 方 で,感 染 上 皮 細 胞 で は 恒 常 的 なJak1リ ン 酸 化 が 起 き て い る こ と を 筆 者 ら は 見 い だ し た36).こ ち ら は,ウ イ ル ス 株 に よ る 差 が 顕 著 で あ る.こ の 恒 常 的Jak1 リ ン 酸 化 はIFN非 依 存 的 に 起 こ っ て お り,本 来 はIFN-γ 刺 激 で 誘 導 さ れ る 遺 伝 子 が 発 現 亢 進 し て い る.こ の う ちIRF-1の 誘 導 が,感 染 細 胞 の 増 殖 抑 制 に 強 く 関 与 し て い る こ と を 明 ら か に し た36).Vero細 胞 に 馴 化 し て いな い 野 外 株 で はIRF-1の
誘 導 が 弱 く,細 胞 増 殖 抑 制 も
あ ま り起 こ ら な い.一 方,ワ
ク チ ン株CAM70は,検
討
した ウ イ ル ス 株 の な か で 最 もIRF-1の
誘 導 が 大 き く,
細 胞 も強 い 増 殖 抑 制 を起 こ して い る.さ
ら に,ウ
イ ル ス
粒 子 の 産 生 も他 の 株 に 比べ て 著 し く少 な い.こ
のIRF-1
の 誘 導 と細 胞 増 殖 抑 制 は ウ イル ス増 殖 を抑 制 す る 宿 主 側
の 防 御 機 構 の ひ とつ と考 え られ る.こ れ が 野 外 株 で ほ と
ん ど起 こ っ て い な い こ とは,ウ
イ ル ス の 病 原 性 の 観 点 か
ら非 常 に 興 味 が も た れ る.こ の よ う に 同 じ細 胞 内 のJak
1分 子 で も,麻 疹 ウ イ ル ス に よ っ てI型IFNレ
セ プ タ
ー に結 合 して い るJak1は
活 性 化 が 抑 制 され
,IFN-γ
の
シ グ ナ ル を 入 れ る状 態 にあ るJak1は
む しろ 活 性 化 さ れ
る とい う多 彩 な 変化 が 起 こ っ て い る.
Horvathの
グ ル ー プ は,V蛋
白 質
がIFNIα/β,IFN-γ の 両 方 の 系 を抑 制 し,そ の 作 用 機 序 がSTAT蛋
白 質
と相 互 作 用 して お り,そ れ らの リ ン酸化 に は影 響 を与 え
ず に,核 移 行 を 阻 害 して い る とい う報 告 を 出 して い る37).
C.レ
ス ピ ロ ウ イル ス属
セ ン ダ イ ウ イ ル ス のJAK/STAT系 抑 制 活 性 はC蛋 白 質 が 担 っ て い る こ とが 明 ら か と な っ て い る.C蛋 白 質 とSTAT1と の 結 合,STAT1の リ ン 酸 化 阻 害 が 示 さ れ て い る.そ の 詳 細 は 最 近 の 加 藤 の 総 説38)に ま と め ら れ て い る. 図6麻 疹 ウ イ ル ス 感 染 細 胞 に お け る1型IFNの 細 胞 内 シ グ ナ ル 伝 達 の 阻 害33)(a)I型IFNレ セ プ タ ー の “フ リ ー ズ ”の 模 式 図.(b)麻 疹 ウ イ ル スAK1株 感 染SIHa細 胞 に お け るIFN刺 激 に よ るJAKリ ン 酸 化 誘 導 の 変 化(ウ ェ ス タ ン ブ ロ ッ テ ィ ン グ に よ る 解 析).IFNAR:IFN-α receptor.MeV:measles virus.C:control.
D.へ ニ パ ウ イ ル ス 属 Horvathの グ ル ー プ が,ニ パ ウ イ ル ス のV蛋 白 質 に よ る,STAT-の リ ン 酸 化 阻 害 お よ びSTAT-/2へ の 結 合 と 核 移 行 阻 害 を 報 告 し て い る39).ヘ ン ド ラ ウ イ ル ス に お い て もV蛋 白 質 がSTATI/2へ の 結 合 と 核 移 行 阻 害 を 起 こ す こ と を 確 認 し て い る40).
2.C型
肝 炎 ウイル ス(HCV)
HCV[→ 今 月 のKey Words(p.509)]で は,IFN作 用 の 抑 制 機 構 と し て ウ イ ル ス 蛋 白 質NS5AがPKRの 活 性 を 抑 制 す る こ と が 報 告 さ れ て い た41).最 近,ウ イ ル ス の コ ア 蛋 白 質 が 宿 主 のSOCS3を 誘 導 す る こ と でJAK/ STAT系 を 止 め て,抗 ウ イ ル ス 状 態 の 成 立 を 抑 制 し て い る こ と が 報 告 さ れ た42).
お わ り に
JAK/STAT系
は細 胞 内 シ グ ナ ル 伝 達 経 路 と して 多 く
の サ イ ト カ イ ン が そ れ を 利 用 して い る.ま
た,JAK/
STAT系
は そ の シ ス テ ム が 単 純 で あ る こ とか らみ て も
活性 化 の微 妙 な調 節 メ カニ ズ ム の バ ラ ンス の う え に成 り
立 っ て い る と考 え られ る.ど
うや ら多 くの ウ イ ル ス は こ
の バ ラ ンス を崩 す 能 力 を有 して お り,こ れ まで 筆 者 ら は
IFNの
例 の よ う に,そ れ が 宿 主 の 攻 撃 を 逃 れ る 手 段 と
して 使 わ れ て い る こ と に,お
もに 目 を向 け て き た.
そ れ と は別 に,あ
るい は 同時 に,宿 主 細 胞 に さ ま ざ ま
な影 響 を及 ぼ す こ と に も着 目 しな け れ ば い け な い.た
と
え ば,成
長 因 子 の シ グ ナ ル(多 くの 場 合STAT3が
関 与
して い る)で あ れ ば,細 胞 増 殖 調 節 の 破 綻 が 発 が ん や 過
剰 な 細 胞 死 を も た らす とか,Th1,Th2バ
ラ ンス に 代 表
され る分 化 状 態 へ の影 響 とい っ た現 象 もJAK/STAT系
の撹 乱 が 何 らか の 関与 を して い る に違 い な い.ウ
イ ル ス
発 が ん に か か わ る ア デ ノ ウ イ ル スE1Aや
パ ピ ロ ー マ ウ
イ ル ス のE6,E7がJAK/STAT系
を抑 制 す る作 用 も有
して い る こ と も偶 然 で は な いか も しれ ない.宿
主 と ウ イ
ル ス を は じめ とす る病 原 微 生 物 と の 間 の せ め ぎあ い に 関
す る研 究 課 題 は,JAK/STAT系1つ
と っ て み て も ま だ
まだ 山積 して い る.
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