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2013年10月13日 (日)

獲得免疫の起源を探る

2013年10月11日
独立行政法人理化学研究所
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 全ての生物は、外界の毒物や病原菌から
自らを守る免疫システムを備えています。
 
 生物の進化と同様、免疫システムも
突然変異や環境適応を繰り返して進化して
きました。
 
 免疫システムには、生まれつき持って
いる自然免疫と、いろいろな抗原に感染
することで身につく獲得免疫があります。
 
 獲得免疫では、外界から侵入した病原菌
(抗原)の一部を免疫システムに
関わる分子(細胞)が取り込み、抗体を
作って抗原を攻撃します。
 
 獲得免疫システムが優れているのは、
その攻防の記憶を、同じ抗原に再感染
したときにも生かして迅速に攻撃できる
ことです。
 
 しかし、獲得免疫システムの起源や
その進化の過程については、まだまだ
解き明かされてないことが多いのです。
 
 理研の研究者らで構成した
共同研究グループは、細菌が持っている
「CRISPR-Cas(クリスパー-キャス)
システム」という獲得免疫に似た
防御システムに着目しました。
 
 生命の起源に近いと考えられている
細菌の一種「高度好熱菌」中で、
ゲノム解読が完了し、遺伝子操作系も
確立している
「サーマス・サーモフィルス HB8株」を
対象に、このシステムの全容を解明して、
獲得免疫の起源や進化の一端を明らかに
しようと試みました。
 
 CRISPR-Casシステムは、DNA領域である
「CRISPR領域」と、cas遺伝子によって
作られる「Casタンパク質群」で構成されて
います。
 
 ウイルスなどが侵入すると、そのDNAの
一部を切り取り、CRISPR領域に組み込み
ます。
 
 ウイルスのDNAを組みこんだCRISPRの
DNA配列は、RNAに変換され、複数の断片に
切断されます。
 
 切断されたRNAをCRISPR RNA(crRNA)と
呼び、これらは、防御システムに関わる
Casタンパク質と複合体「Cmr複合体」を
形成します。
 
 細菌が再度同じウイルスに感染しても、
ウイルスのDNAやRNAと適合するcrRNAを
持ったCmr複合体が反応し、そのウイルス
を攻撃し排除します。
 
 共同研究グループは、Cmr複合体を
単離・精製し、遺伝子解析や
電子顕微鏡観察で詳細な構造と機能を
調べました。
 
 電子顕微鏡で構造観察を行ったところ、
Cmr複合体はユニークならせん状の構造を
していました。
 
 また、Cmr複合体を構成するcrRNAの配列
を解析した結果、crRNAは無作為に結合
されるのではなく選択性があることを発見
しました。
 
 さらに、Cmr複合体は感染したウイルスの
RNAを5カ所で切断し、感染を防ぐことが
分りました。
 
 今回、解明されたCmr複合体の全体像は、
既に報告されている大腸菌由来の、
ウイルスDNAを分解するCascade複合体と
類似していることから、これらの巨大な
分子複合体は共通な祖先から派生してきた
ものと考えられます。
 
 
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>獲得免疫システムの起源やその進化の
>過程については、まだまだ解き
>明かされてないことが多いのです。
 
 現在存在し、働いている獲得免疫システム
そのものに対する解明もまだまだ不十分
ですね。
 
 ましてその起源やその進化の過程に
ついては、押して知るべしというところ
だと思っています。
 
>これらの巨大な分子複合体は
>共通な祖先から派生してきたものと
>考えられます。
 
 共通な祖先ってなんでしょう?
 
>生物は古来より、ウイルスとの戦いを
>繰り返してきました。
>本研究は、生物が長い歴史の中で培って
>きたウイルスに対する
>免疫・防御システムの原型や進化を
>知る上で重要な発見といえます。
 
>1つの細胞が持つCRISPR-Casシステムを
>体系的に理解することによって、
>獲得免疫システムの起源、進化に対する
>新たな知見が得られると期待できます。
 
 先は長そうですね。

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