タンパク質組換え体の技術で調製したカブトガニ凝固因子のひとつであるC因子の変異体を用いて、遷移状態のC*因子を捕らえることに成功しました。グラム陰性菌の細胞壁成分であるリポ多糖(LPS)は、過剰に感染すると発熱や多臓器不全、さらには致死性のショック症状を引き起こします。一方で、カブトガニ血球から分泌されるタンパク質分解酵素前駆体のC因子は、ごく微量のLPSに鋭敏に反応して活性型のα-C因子となるため、LPSの高感度検出試薬として利用されてきました。これまで、細菌表面のLPSに結合したC因子は、不安定な中間状態である遷移状態のC*因子となり、C*因子同士が接近して活性型のα-C因子に変換されると推定されていました。この活性化の過程をタンパク質分解酵素前駆体の自己触媒的活性化といいます。重要なステージである遷移状態は不安的で寿命が短く、その実態を捕らえることはできませんでした。介して活性化される他のタンパク質分解酵素前駆体の研究に応用されることが期待されます。エクソソーム(exosome)は血液やリンパ液などに含まれる、直径が20nmから100nm程度のナノ小胞です。細胞同士のコミュニケーションやがん細胞の浸潤・転移などに関わっており、重要な研究課題です。申請者らの研究グループは、これまでにキイロショウジョウバエ(ハエ)のタンパク質架橋(糊付け)酵素であるトランスグルタミナーゼ(TG)の機能研究を進めてきました。今回、同グループはハエTGの一つであるTG-Aのアミノ末端側に見出された新たな分泌シグナルが脂質修飾を受けて、エクソソームとして分泌されることを明らかにしました。脂質修飾によるタンパク質のエクソソームを介した分泌はこれまでに知られていませんでした。同グループが行ったショウジョウバエを用いた実験においては、エクソソームは細菌や他の細胞に取り込まれ、殺菌や生体の恒常性維持に関わっていることが分かりました。これにより今後はハエの分野に限らず、哺乳類を用いた研究分野全般においてもタンパク質の分泌機構の研究が推進されるきっかけとなることが期待できます。免疫系は微生物に対する過剰反応を防ぐために、巧妙な制御機構を備えています。著者らの研究グループは、これまでショウジョウバエを用いて、架橋(糊付け)酵素であるトランスグルタミナーゼ(TG)が、免疫遺伝子のスイッチを入れるNF-κBと呼ばれるタンパク質(転写因子)のひとつであるレリッシュの分子の間を架橋することを報告していました。今回、細胞の核内において、トランスグルタミナーゼ(TG)の架橋反応を介して、レリッシュ分子内の特定のアミノ酸(グルタミン)にポリアミンが架橋されることで、レリッシュのDNA結合能力が阻害され、過剰な免疫遺伝子の発現が抑制されることが判明しました。哺乳類においては、NF-κBの過剰な活性化は炎症疾患の原因となります。哺乳類と昆虫においては、免疫の情報伝達経路のひとつであるNF-κB経路は相互に類似しており、進化的に保存されています。今回の発見により炎症疾患の原因解明や治療に寄与すると期待されます。カブトガニの体液凝固因子群の組換えタンパク質を調製して、グラム陰性菌の細胞壁成分のリポ多糖(LPS)を検出する方法を開発した。これまで、生きたカブトガニから血球細胞を回収して、体液凝固成分を抽出し、リムスル試薬として調製する必要があったが、今回の組換えタンパク質の調製法の確立により、将来的にも安定的にLPS検出試薬の提供が可能となった。宿主の腸管は常に多種多様な感染微生物にさらされおり、宿主は巧妙に制御された免疫機構を発達させることで、腸内細菌叢の恒常性を保っています。著者らは、次世代シークエンサーによりショウジョウバエの腸内細菌の遺伝子解析を行い、野生型とトランスグルタミナーゼ遺伝子をノックダウンしたハエでは腸内細菌叢が大きく異なっていることを見出しました。腸管から単離した4種の細菌株(SK1~SK4)の抗菌ペプチドと活性酸素に対する耐性を比較したところ、常在菌が腸管内の環境に順応すると、試験管での培養した際の菌とは異なる性質を示すことが推定されました。無菌バエにSK1とSK4を1:1の比率で感染させると菌を単独で感染させたハエよりも短命になることが判明しました。今回の研究により、単離した細菌を無菌ハエに摂食させることで、腸内環境における細菌間、あるいは細菌と宿主間の相互作用研究に利用できることが判明しました。共生の分子機構の理解に寄与することが期待されます。