IL-5レセプターの構造と機能

IL-5レ セプター の構 造 と機 能
IL-5はB細
胞 や 好 酸 球 の 増 殖 ・分 化 に重 要 な リ ンホ カ イ ンで あ る 。 抗IL-5レ
ー 抗 体 を 用 い た 発 現 ク ロー ニ ング に よ り
, マ ウスIL-5レ
そ の 構 造 解 析 か ら, IL-5レ
セ プ タ ーcDNAを
単 離 した 。
セ プ ター は 近 年 明 らか に さ れ た サ イ トカ イ ン レセ プ タ ー フ ァ
ミ リー の 一 員 で あ る こ とが 判 明 した 。 ま た 膜 結 合 型IL-5と
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セプ タ
在 も明 らか とな った 。 単 離 したcDNAは
と も に 分 泌 型 レセ プ ター の 存
線 維 芽 細 胞 で は 低 親 和 性 レセ プ ター のみ を再 構
築 した が, 造 血 系 前 駆 細 胞 で は 機 能 的 な 高 親 和 性 レセ プ タ ー を再 構 築 し, 機 能 的IL-5レ
セ プ ター の構 成 分子 を コ ー ドす る こ とが 示 され た 。
は じめ に
イ ン ター ロイ キ ン5
(IL-5)
替 因 子 (TRF)^<1,2)>ま た は タイ プIIB細
(BCGFII)^<3)>と して発 見 され た,
は, T細 胞 代
て き た^<20∼23)>。
さ ら に 抗IL-5レ
胞増 殖 因 子
現 ク ロ ー ニ ン グ に よ り,
お も に ヘル パ ーT細 胞
IL-2レ
性), IgAの
セ プター
胞
I.
産 生 を 促 進 す るほ か^<7∼9)>,
セ プ タ ー α鎖 (Tac抗
セ プ タ ーcDNA
こ のIL-5レ
の 構 造 を 中 心 に 研 究 の 現 状 を 紹 介 した い 。
を免 疫 グ ロブ リ ン産 生 細 胞 へ 増 殖 ・分 化 させ た り (TRF
活 性, BCGFII活
マ ウ スIL-5レ
の 単 離 に 成 功 した^<24)>。
こ こ で は,
よ り分 泌 され る糖 蛋 白質 で あ る^<4∼6)>。IL-5はB細胞 に対
し重 要 な 生物 活 性 を 有 してお り, 活 性 化 され たB細
セ プ タ ー 抗 体 を 用 いた 発
1L-5レ
セプ ターに関するこれまでの
研究
原) を 誘 導 す る^<10∼12)>,
あ
る種 のB系 前 駆 細 胞 の増 殖 を 誘 導 す る^<13)>な
ど, B細 胞 の
筆 者 らはIL-5のcDNA単
離 と並 行 して抗IL-5モ
増 殖 ・分 化 に深 く 関 与 して い る。 また 好 酸 球 に 対 して
ノ ク ロナ ール 抗 体 を 作製 し^<25)>,
こ の抗 体 を使 った ア フ ィ
も, そ の増 殖 ・分 化 を 誘 導 す る こ とが 明 らか に され て い
ニ テ ィ ク ロマ トグ ラ フ ィ ーに よ り大 量 のIL-5を
る^<7,14,15)>。
最 近, IL-5が
肥 満 細胞 株 か ら も分 泌 され^<16)>,
る方 法 を確 立 した^<20)>。
一 方, マ ウ ス骨 髄 細 胞 をIL-5存
好 塩 基 球 の ヒス タ ミ ン放 出 を 増 強 す る^<17)>な
どの 報告 も
在 下 に長 期 間 培 養 してIL-5依
あ り, ア レル ギ ーへ の関 与 も示 唆 され て い る。 こ の よ う
M細
なIL-5の
IL-5反
多 様 な 生 物 活 性 が い か に して単 独 の分 子 で発
揮 され る のか, ま た, IL-5に
よ り細 胞 の 増 殖 ・分 化 が
精製 す
存 性 早 期B細
胞 株T88-
胞 を 樹 立 した^<13)>。
これ ら 大 量 の 組 換 えIL-5と
応 性 細 胞 株 を用 い る こ とに よ り, IL-5レ
セ プタ
ー の解 析 が 可 能 とな った 。 放 射 能 標 識 した マ ウスIL-5
ど の よ うに 制 御 され て い る の か を 理 解 す る た め に は,
の結 合 実 験 か ら, IL-5は
IL-5レ
セ プ タ ー に結 合 す る こ と, IL-5に 対 して高 お よび低 親 和
セ プ タ ー の性 状 を 解 析 し, 構 造 を 明 らか に す る
こ とが 必 要 で あ る。IL-5cDNAの
者 らは 大 量 の 組 換 えIL-5を
用 いた り, また 抗IL-5レ
セ プ タ ー抗体 を 作製 してIL-5レ
Satoshi
Takaki,
Biology,
Kiyoshi
Institute
Key【IL-5レ
word
for
単 離^<7,18,19)>の
の ち, 筆
セ プ タ ーの解 析 を進 め
Takatsu,
Medical
セ プ タ ー 】【cDNAク
Kumamoto
特 異的 な レ
性 の2種 類 の レセ プ タ ーが あ る こ と, IL-5の
シ グナ ル
は高 親 和 性 レセ プ タ ー を 介 して 伝 達 され る こ とが示 され
た 。 化 学 的 架 橋 実 験 か らは, 高親 和 性IL-5レ
熊 本 大 学 医 学 部 免 疫 医 学 研 究 施 設 生 物 学部 門
Immunology,
細胞 膜 上 のIL-5に
University
Medical
(〒860
School,
熊 本 市 本 荘2-2-1)
Honjo,
Kumamoto
セ プタ ー
[Department
of
860, Japan]Structure and Function of
ロー ニ ング 】 【サ イ トカ イ ン レセ プ ター フ ァ ミ リ ー】
679
24
蛋
は 約55Kと
約120Kの
白 質
少 な く と も2つ
核 酸
酵 素
以 上 の蛋 白質 で
細 胞 を ラ ッ トに 免 疫 す る こ と に よ り, マ ウ スIL-5レ
(H7,
株 を 樹 立 した 。 こ れ ら の 抗 体 はIL-5の
応 性 細 胞 へ の 結 合 を ほ ぼ 完 全に
胞 上 の 約60Kの
産生
阻 害 し, IL-5反
応性細
セ プ タ ー の 構 造 を 明 らか に す
こ れ ら の 抗IL-5レ
セ プ タ ー抗 体 を用 い た発 現
ク ロ ー ニ ン グ に よ り, マ ウ スIL-5レ
T21抗
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IL-5依
様 の方 法 でBALB/cマ
胞 で, T88-Mよ
T21を
mRNAか
合成 し, 1.0kb以
ら, 約200万
胞 中 で 起 こ り う るDNAの
異 の 可 能 性 を 除 外 す る た め,
上 のcDNAを
胞
動物細
グ し, 独 立 な3つ
pIL-5R.39が
セ プ タ ー を発 現 して い る
二 次 抗 体 に ヤ ギ抗 ラ ッ トIgG抗
の ク ロ ー ンpIL-5R.2,
組 換 えIL-5レ
か, COS7細
胞 で発 現 させ て検 討 した 。IL-5反
応性細
これ ま で の報 告 の よ うに解 離 定 数
(K_d)=
20pMの
高親 和 性, 5.1nMの
低 親 和 性 の2種 類 のIL-5
レセ プタ ー を 発 現 して い た (図1c)。pIL-5R.8を
体
特 異的 に結 合 し, K_d=2.0nMの
低 親 和 性IL-5レ
ター を発 現 して い た (図1a)。
(pAGS-3^<30)>の改 良型,
以 上 の操 作 を く り返 す こ とに よ り, 目的 のcDNAを
熊 本 大 学 宮 崎 博 士 よ り供 与)
胞 で発 現 させ た。pCAGGS-5Rを
導入 した
COS7細
胞 はpIL-5R.8に
(細 胞 あ た
り約88万
個) のIL-5レ
5Rを
比 べ て約70倍
セ プ タ ーを 発 現 した が, や は
低 親 和 性IL-5レ
導 入 したCOS7細
胞 を用 い て架 橋 実 験 を行 な っ
い へ ん優 れ た 方 法 で, サ イ トカ イ ン レセ プタ ー を 含 む い
め られ た (図2A)。
離 に 用 い られ て い る^<28,29)>。75Kに
同時 に
離 を試 み る 場 合 に は ス ク リー ニ ン グの効 率 が
著 し く低 下 す る。Y16細
胞 も多 数 のFcレ
セ プ ター を発
現 して いた た め, IL-5レ
セ プ タニcDNAの
単離 は難 航
した 。
脱 した た め と 思わ れ た。H7抗
と, cDNAを
胞 で 再 構 築 され たFc
体 の結 合 が 非 常 に 弱 く, パ と ング
セ プ タ ー複 合 体 が 認
こ り複 合 体 は還 元 剤 の添 加 に よ り約
減 少 した 。 これ はIL-5の
単 量 体 が 複 合 体 か ち離
体 で 免疫沈降を 行な う
導 入 し^<125>Iで
細 胞 膜 標 識 したCOS7細
胞
膜 蛋 白質 が 検 出 され た (図2B)。
以上
か らは約60Kの
か ら, 単 離 したcDNAに
よっ て コー ドされ る蛋 白質 は,
以前 か ら報 告 して き たIL-5レ
分 で あ る約60Kの
そ の過 程 で 筆 者 らはCOS7細
セ プ タ ー のみ を 発 現
物 の 性 状 を さ らに 検討 す る た め, pCAGGS-
濃 縮 す る こ とが で き る。 この ス ク リー ニ ン グ方 法 は, な
セ プタ ー に富 む細 胞 か ら 目的 の
に
イ ンサ ー ト部 分 を 挿 入 し (pCAGGS-5R),
た とこ ろ, 約97KのIL-5/IL-5レ
レセ プ タ ー とH7抗
セ プ タ ーが
COS7細
cDNA産
7細 胞 に導 入 した 。
cDNA単
セプ
さ ら に大 量 のcDNA産
物 を発 現 させ る こ とに よ り高 親 和 性IL-5レ
りK_d=9.6nMの
回 収 し, 再 びCOS
セ プ タ ーcDNAも
導入
胞 は, [^<35>S]メ
チ オ ニ ン標 識 したIL-5を
して い た (図1b)。
しか し, こ の方 法 で はFcレ
結合す る か ど う
胞Y16は,
COS7細
濃 縮 され るた め, Fcレ
pIL-5R.13,
セプターの性質
物 が 本 当 にIL-5を
を 用 いた パ ニ ン グ法 に よ って ス ク リー ニ ン グ した。 この
ろ い ろ な膜 蛋 白質 のcDNA単
ン
得 られ た 。
PIL-5R.8の
よっ て さ ま ざ ま な蛋 白質 を発
胞 か ら プ ラス ミ ドDNAを
再編成や突然変
pIL-5R.8のcDNAイ
形 成 され る可 能 性 も考 え, 別 の 発 現 ベ クタ ーpCAGGS
胞 に導 入 した。COS7細
現 す る。 こ の な か か らIL-5レ
H7,
得 られ
サ ー トを プ ロ ー ブ と し て ラ イ ブ テ リ ー を 再 ス ク リ ー ニ ン
したCOS7細
セ プ タ ー抗体H7と
の ク ロー ンか らな る ラ イ ブ ラ リ
胞 は導 入 され たcDNAに
T21と
セ プ ター を発
組 み 込 ん だ。30μgの
ー を作 成 し, サル のCOS7細
細 胞 を, H7,
胞 と同
単 離 を試 み た 。Y16細
胞 発 現 ベ クタ ーCDM8^<27)>に
胞 に 導 入 し て 検 索 した 結 果,
原 を 発 現 し う る ク ロ ー ンpIL-5R.8が
このcDNA産
に よ っ て開 発 され た 方 法^<26)>に
よ
セ プ タ ーcDNAの
か らcDNAを
T88-M細
り も若 干 多 くのIL-5レ
用 い て, Seedら
りIL-5レ
単離
ヴス の骨 髄 細 胞 よ り樹 立 した細
現 して いた 。 こ の細 胞 と抗IL-5レ
体 に 替 え,
セ プ タ ーcDNA
セ プ タ ーcDNAの
存 性 早 期B細 胞 株Y16は,
ラ ッ トIgG抗
の パ ニ ン グ を く り返 した 。 残 っ て き た ク ロ ー
III.
IL-5レ
(ab)'_2抗
ン を 個 別 にCOS7細
の単 離 を試 み た 。
II.
(1991)
あ と に 二 次 抗 体 をF
た 。COS7細
マ ゥ スIL-5反
膜 蛋 白質 を認 識 す る こ とが 明 らか とな
っ た^<22,23)>。
さ ら に, IL-5レ
る た め,
セ
T21)
No. 4
さ ら に2回
構 成 さ れ て い る こ とが 示 唆 さ れ た^<20,21)>。
続 い て, T88-M
プ タ ー に対 す る モ ノ ク ロ ーナ ル 抗 体
Vol. 36
セ プ ター のお もな 構 成 成
膜 蛋 白質 に よ く一 致 した 性 状 を 示
し, こ のcPNAがIL-5レ
が 確 認 さ れ た。 また, IL-5セ
セ プ ターcDNAで
あ ること
セ プ タ ー は多 量 体 を形 成
の な か の一 次 抗 体 を洗 浄 す る操 作 で容 易 に解 離 す る こ と
す る こ とに よ り高 親 和 性 とな る の で は な い と 推 察 され
に 気 づ い た 。 そ こ で, 上 述 した パ 着 ン グを4回 行 な った
た。
680
IL-5レ
セプ
タ ー の 構 造 と 機 能
(A)
25
図2.
pCAGGS-5Rま
架 橋 実 験 お よび 免 疫 沈 降 実 験
た は コン トロー ル ベ クタ ー (pCAGGS)
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を 導 入 したCOS7細
胞 と^<35>S標識IL-5を
架 橋 剤DSTで
処 理 後SDS-PAGEを
胞 膜 標 識 したCOS7細
胞 をH7抗
IV. IL-5レ
イ ンキ ュベ ー トし,
行 な った 。(B) ^<125>Iで細
体 で 免 疫 沈 降 し, 解 析 した 。
単 離 したcDNAク
セ プ タ ー の構 造
ロ ー ン の塩 基 配 列 を 決 定 した と こ
ろ, pIL-5R.8とpIL-5R.13は415ア
ミノ酸 か らな る
蛋 白質 を コー ドして い た 。 予 想 され る ア ミノ酸 配 列 に は
シ グナル ペ プチ ドを 含 め2カ 所 の疎 水 性 の高 い部 分 が あ
り, IL-5レ
セ プ タ ーはI型 膜 蛋 白質 で あ る こ とが わ か
っ た (図3)。 シ グナ ル ペ プチ ドを 除 いた 成 熟 型 蛋 白 質 の
分 子量 は, 計 算 か らは45Kで
あ った が, N型 糖 鎖 結 合
可 能 な 部 位 が6カ 所 (細 胞 外 部 に4カ 所) あ り, 翻 訳 後
糖 鎖 結 合 に よ り約60Kに
図1.
ス キ ャ ッチ ャー ド解 析 に よ るcDNAを
導入
したCOS7細
胞 お よびY16細
胞 へ の^<35>S標
識IL-5の
結 合.
挿入 図 は^<35>S標識IL-5の
全 結 合 量 (□)
(■) を 示 す 。(a)
pCAGGS-5Rを
マ ウスIL-5レ
な る と思 わ れ る。
セ プ タ ー は既 知 の蛋 白質 とは 異 な る も
ので あっ た が, 他 のサ イ トカ イ ンや ホル モ ンの レセ プ タ
と非 特 異 的 結 合 量
plL-5R.8を
導 入 したCOS7細
導 入 したCOS7細
胞, (c)
胞,
Y16細
ー と 共 通 な 特 徴 を 保 持 して い た (図4)
(b)
胞。
タ ー の 細胞 外部 位 に は,
。IL-5レ
セプ
一 定 の 間隔 を もっ て 存 在 す る
2組 の シス テ イ ン残 基 対 と, 膜 貫 通 部 に 近 い とこ う に
図3.
マウ スIL-5レ
セ プ ターcDNAの
構造
蛋 白質 へ の 翻 訳 部 位 を 四 角 で 示 す 。 斜 線 部は シ グナ ルペ プチ ド,.黒 塗は 膜貫 通 部 を 示 す 。 点 線 は
pIL-5R.2,
pIL-5R.39で
欠 失 し て い る 部 分 を 示 す。pIL-5R.2,
レー ムシ フ トが 起 こっ てい る 。
pIL-5R.39で
は 欠 失 に よ りフ
681
26
蛋 白 質
核 酸
酵 素
Vol. 36
No. 4
(1991)
図4.
IL-5レ セ プ タ ー と他 の サ イ トカイ ン レセ プタ ー の 一 次 構 造 の 比 較
一 致 す る ア ミノ酸 残 基 を 実 線 で, 類 似 のア ミ ノ酸 残 基 を 点 線 で 示 す 。 上 段 左 端 の 数 字 は 開 始 メチ オ ニ ンか らの 残 基 数 を 示 す 。
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“
WSXWSモ
チ ー フ” (実 際 に はWGEWS)
的 な 構 造 が 存 在 し て お り,
IL-5レ
とい う特 徴
セ プ ター も 最 近 明 ら
まだ 明 らか で はな いが,
IL-5単
man法
αらせ ん 構 造 を と りや す い とこ
で予 想 す る と,
量 体 に は,
Chou-Fas
か に さ れ て き た サ イ トカ イ ン レ セ プ タ ー フ ァ ミ リ ー の 一
ろ は2カ 所 認 め られ る。IL-5が2量
員 で あ る と 考 え られ た^<29,31∼33)>。
こ の レ セプ タ ー フ ァ ミ リ
す (単 量 体 は レセ プ タ ーへ 結 合 し な い) こ と^<43)>を
考 え
ー に 属 す るIL-2レ
る と興 味 深 い 。
セ プ タ ー β鎖^<28)>,IL-3^<29)>,IL-4^<34)>,
IL-6^<35)>,IL-7^<36)>,GM-CSF^<33)>,
G-CSF^<37)>, エ リス ロ ポ イ
エ チ ン^<38)>, プロ ラ ク チ ン^<39)>,
成 長 ホ ル モ ン^<40)>の
各 レセ プ
タ ー と と も に,
IL-5レ
セプターの
cDNAラ
レセ プ タ ー フ ァ ミ リ ー に 共 通 な 構
造 を も つ ドメ イ ン のN末
GM-CSFレ
V.
分 泌 型IL-5レ
セ プ ター
セ プ タ ー も共 通 の 遺 伝 子 か ら進
化 し て き た も の と推 察 さ れ る 。
IL-5レ
体 で のみ 活 性 を 示
端 側 に は,
セ プ タ ー の よ うに,
れ たpIL-5R.2,
plL-5R.39の
塩 基 配 列 は, pIL-5R.
セ プ ター や
ミ ノ酸 か ら な
に対 応 す る小 部 分 が 欠 失 して お り, そ の結 果, フ レー ム
IL-6レ
8の そ れ とほ とん ど一 致 して いた が, そ れ ぞ れ 膜 貫 通 部
約100ア
る ド メ イ ン が 存 在 した が,
こ の 部 分 は 他 の い か な る蛋 白
質 と も相 同 性 が 見 られ ず,
IL-6レ
セ プ タ ー の よ うな ス
ー パ ー免疫 グ ロブ リ ンフ ァ ミリー様 の構 造 も も っ て い な
か っ た 。 細 胞 内 部 位 は 比 較 的 短 く,
イ ブ ラ リー の 再 ス ク リー ニ ン グ に よ り 得 ら
チ ロシ ンキ ナ ー ゼや
シ フ トが 起 こ って い た (図3参
照)。 これ らのcDNAに
よ って コ ー ドさ れ る蛋 白 質 に は 膜貫 通 部 と思 わ れ る部 分
が欠 如 して お り, 分 泌型IL-5レ
セ プ タ ーの 存 在 が 示 唆
され た。 欠 失 部 位 の5'側
は2つ の ク ロー ンで 一 致 して
他 の キ ナ ー ゼ に 保 持 さ れ て い る よ うな 配 列^<41)>は
見 いだ
お り, これ らのcDNAは
択一 的 スプ ライ シ ン グに よ り
さ れ な か っ た 。 ま た,
生 じる と考 え られた 。 筆 者 らはpIL-5R.2,
4,
IL-3,
IL-7,
エ リ ス ロ ポ イ エ チ ン,
G-CSFめ
IL-2,
IL-
レセ プ タ ー に見 られ る よ うな
セ リ ン残 基 に 富 む 部 位 も な か っ た 。 しか し, 細 胞 内 部 位
の 膜 貫 通 部 に 近 い 部 分 に はGM-CSF,
プ ロ ラ ク チ ン,
成 長 ホ ル モ ン の レ セ プ ター と 非 常 に 相 同 性 の 高 い プ ロ リ
ン残 基 に 富 む 配 列 が 認 め ら れ た (図4)。
い 部 位 は,
IL-5の
シ グ ナ ル 伝 達 や,
こ の相 同性 の高
高 親 和 性IL-5レ
セ
のcDNAイ
ンサ ー トをpCAGGSベ
(pCAGGS-5R.2,
上 清 に は約50Kの
応 性 細 胞 へ の結 合 を 阻 害 した 。
る。 これ に対 し, pCAGGS-5R.39を
高 次 構 造 に て4つ
の α らせ ん構 造 が対 向 して 配 列
す る の が 特 徴 で あ る と い う^<31,42)>。IL-5の
682
高 次構 造 は い
胞 で発
胞 の培 養
蛋 白質 が 分 泌 され て お り, この 培 養
上 清 はIL-5のIL-5反
約50Kの
い が,
COS7細
導 入 したCOS細
重 要 な働 き を して い るか も しれ な い 。
ガ ン ド間 で は ア ミ ノ 酸 配 列 の ホ モ ロ ジ ー は さ ほ ど 高 く な
ク タ ーに 挿 入 し
pCAGGS-5R.39),
現 させ た 。pCAGGS-5R.2を
プ タ ー の 形 成 に 必 要 な 別 の 蛋 白 質 と の 会 合 ・共 同 作 用 に
こ の レ セプ タ ー フ ァ ミ リ ー に 属 す る サ イ トカ イ ン の リ
pIL-5R.39
の産 物 を検 討 す るた め, 先 に 述 べ た の と 同 様 に これ ら
蛋 白質 は分 泌 型IL-5レ
細 胞 の培 養 上 清 か ら はcDNAよ
セ プ ター と考 え られ
導 入 したCOS7
り予 想 され る約60K
の蛋白質 は認め られな か っ た。 どち らを 導 入 した 場 合
も, 少量 のH7抗
原 炉COS7細
現 時 点 で はpIL-5R.39型
胞 上 に 存在 して い た 。
のcDNAが
機 能 を もつ か ど
IL-5レ
セ プ タ
ー の構 造
と 機 能
27
うか は 明 らか では な い 。
IL-5レ
セ プ タ ー のほ か, IL-4^<34)>,
IL-7^<36)>,
成 長 ホル モ
ン^<44)>の
レセ プ タ ー に 分 泌 型 レセ プ タ ー のcDNAが
存在
す る こ とが 明 らか に され て い る。 この よ うにcDNAに
よ って コー ドされ る 分 泌 型 レセ プ タ ーが 存 在 す る こ と
は, これ らの分 泌 型 レセ プ タ ーが 免 疫 反 応 や 造 血 系 に お
い て何 らか の調 節 作 用 を に な っ て い る可 能 性 を推 測 させ
る。IL-5の
シ グナル が 高 親 和 性 レセ プ タ ー を介 して伝
達 され る こ とや, H7抗
原 単 独 で は低 親 和 性 レセ プ タ ー
しか構 築 で きな い こ とを考 え る と, 分 泌型 レセ プ タ ー に
よ るIL-5の
作 用 を 阻害 す る活 性 は あ ま り強 くな い で あ
ろ う。IL-6レ
セ プ タ ー で は 分 泌 型 レセ プ タ ー で も シ グ
ナ ル形 成 を起 こす との 報 告 が あ り^<45)>,
IL-5レ
セプター
で も この よ うな現 象 が み られ る か ど うか興 味深 い。 あ る
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い は 分 泌 型IL-5レ
セ プタ ー蛋 白質 自体 は活 性 を もた ず,
選 択 的 ス プ ライ シ ン グを 受 け, 膜 結 合 型 レセ プタ ー が減
少 す る こ とに 生理 的 意 義 が あ る可 能性 もあ る。 いず れ に
せ よ今 後 の 研 究課 題 で あ る。
VI.
IL-5レ
セ プ タ ー の 発現
こ の遺 伝 子 の発 現 をpIL-5R.8のcDNAイ
ンサ ー ト
を用 い て ノ ーザ ンブ ロ ッ ト法 に よ り解 析 した (図5A)。
IL-5結
合 実験 な どか らIL-5レ
セ プ タ ーを も って い る
こ とが 明 らか に され てい る細 胞 株 に 限 って, 約5kbと
5.8kbの2種
のmRNAが
検 出 さ れた 。概 してmRNA
の発 現 量 は結 合 実 験 で求 め られ た 低 親 和 性IL-5レ
タ ーの 数 に比 例 して いた 。2種
のmRNA発
pIL-5R.39に
セプ
現量の比は
細 胞 株 に よ っ て さ ま ざ ま であ った 。mRNAの
い はpIL-5R.2,
図5.
長さの違
見 られ る よ うな ヌ ク レ
オ チ ドの欠 失 のみ で は説 明 で きず (180塩 基 以 下), 5.8
kbのmRNAは
ス プ ライ シ ン グを 受 け る前 の 未 熟 な も
のか, あ る い は5kbの
た 。
5563,
IL-5レ
セ プ タ ーmRNAの
レ ー ン1
: Y16,
5 : FDC-P1,
解 析 。aの
2 : BCL_1-B20,
6 : Ltk^-,
3 : MOPC
7 : MTH。(B)
レ セ プ タ ーmRNAに
由 来 す る 。dは
104E,
4 : FDC-P1,
7 : pIL-5R.2,
セ プ タ ーの 発 現 をPCR法
い て検 索 した (図5B)。Y16細
b,
に よ る
cは 分 泌 型
ス プ ラ イ ス 前 のRNAに
: Y16,
2 : BCL_1B20,
5 : pIL-5R.8,
3 :
6 : pIL-5R.39,
胞 以 外 のIL-5レ
を用
機 能 的 高 親 和 性IL-5レ
セプター
の再構成
セプタ
先 に示 した よ うに 単離 したIL-5レ
の産 物 (H7抗
型 のmRNAが
レセ プ ター の み を 再 構築 した 。 はた してH7抗
最 も多 く発 現 して お り, 分 泌 型 のそ れ も
原) は, COS7細
セ プタ ーcDNA
れ に対 応 す るバ ン ドが 検 出 され た 。 ど の細 胞 で も膜 結 合
少 なか らず 発 現 して い る こ とが 確 認 され た 。 分 泌 型IL-
当 に 機能 的IL-5レ
5レ セ プ タ ー はY16細
が 問 題 で あ る。 これ ま で のIL-5架
胞 に 特 異 的 に発 現 して い る の で
応 性 細 胞 には あ る 程 度 の割 合 で発 現 し
て い る と考 え られ る。
4 :X
8 : CDM8。
VII.
ー を発 現 して い る細 胞 株 か ら も膜 結 合 型 ・分 泌 型 そ れ ぞ
は な く, IL-5反
用 い
104E,
PCR法
バ ン ドは 膜 結 合 型 レ セ プ タ ーmRNA,
由 来 す る も の と 思 わ れ る 。 レ ー ン1
MOPC
発 現
ノ ー ザ ンブ ロ ッ ト 解 析 。 ポ リ (A)^<+> RNA2μgを
もの とは 異 な る ポ リA付 加 シ グ
ナル を使 っ てい る も の と考 え られ た 。
次 に, 分 泌 型IL-5レ
(A)
高親 和性IL-5レ
胞 で は 低 親 和 性IL-5
原 が本
セ プ タ ーの 構 成 分 子 で あ るか ど うか
橋 実 験 か ら, 機 能的
セ プ ター に は, 60Kよ
な蛋 白質 (120∼130K)
り分 子 量 の大 き
が 関 与 して い る こ とが 推 測 さ れ
て い た。 筆 者 らは この も うひ とつ の蛋 白質 が 線 維 芽 細 胞
683
28
蛋 白 質
核 酸
酵 素
Vol. 36
No. 4
(1991)
図7.
IL-5レ セ プ タ ー シ ス テ ム の モ デ ル
分 子 は 単 独 では 低 親 和 性 レセ プ タ ーを 構 築 す る。
60Kの
このIL-5結
合 能 をも つ60Kの
分 子 は, 約120∼130Kの
Database Center for Life Science Online Service
分 子 と会 合 して 機 能 的 な 高 親和 性 レセ プ タ ー を 構 築 す る 。 約
120∼130Kの
分 子 は 単 独 で はIL-5結
合 能 を もた な い が,
高 親 和 性 レセ プ タ ー で はIL-5と
い る と思 わ れ る 。
架 橋 され る 距 離 に 存 在 して
考 え られ る。 これ ま で樹 立 され た 多 くのIL-5反
胞 株 がIL-3に
図6.
IL-5レ
セ プ タ ーcDNAを
導 入 したFDC-P1
R52.
細 胞 の解 析
ス キ ャ ッチ ャ ー ド解 析 に よ る^<35>S標識IL-5の
(a)
合。 挿 入 図 は^<35>S標識IL-5の
結 合量 (■) を 示 す 。(b)
FDC-P1,
△ : pSV2 neo
全結 合 量 (□)
結
と非 特 異 的
GGS-5RとpSV2 neo
IL-5依 存 的 細 胞 増 殖 試 験 。○:
を 導 入 した 耳DC-P1,
▲ : pCA
を 導 入 したFDC-P1
も反応 す る こ とや, Rolink
120抗 体 がIL-5,
IL-3依
IL-3依
存 性 細 胞 株 のIL-5,
存 性 増 殖 を 阻 害 す る こ と^<46)>な
ど の知 見 と合 わ せ,
機 能 的IL-5レ
セ プ ター の構 成 成 分 がIL-3依
株 に発 現 して い る こ とは, IL-5レ
(FDC-5R)。
応性細
らの樹 立 した
存性細胞
セ プ タ ー とIL-3レ
セ
プ タ ー の密 接 な 関 係 を 示 唆 し興 味 深 い 。 現 在, この も う
ひ とつ の分 子 に つ い て精 力 的 に解 析 を 進 め て い る。
に は 発 現 して お らず, 造 血 系 細 胞 に 発 現 して い るの で は
な い か と考 え, い くつ か の造 血 系 前 駆 細 胞株 に 単 離 した
cDNAを
導 入 した 。 マ ウスIL-3依
1はIL-5の
存 性 細 胞 株FDC-P
結 合 を 示 さず, IL-5に
お わ りに
対 して ま った く反 応
しな い。
マ ウ スIL-5レ
そ の構 造 解 析 に よ り, IL-5レ
セ プ タ ーcDNAの
単離 と
セ プ タ ー は, 最 近 明 らか
に され た サ イ トカイ ン レセ プ タ ー フ ナ ミ リーの 一 員 で あ
この細 胞 にpCAGGS-5RとpSV2 neo
に よ り導 入 し, G418耐
このFDC-5Rは
性株 (FDC-5R)
を電気穿孔法
る こ とが 判 明 した 。 単 離 したIL-5レ
を樹 立 した 。
原) cDNA単
図6に 示 す よ うにK_d=6nMの
性 と, 30PMの
高親 和性IL-5レ
これ らのK_d値
は 他 のIL-5反
低親和
セ プ タ ー を発 現 した。
応性細胞株 において求め
セ プタ ー (H7抗
独 で は 低 親 和 性 レセ プ ター しか 発 現 で き
な い が, あ る種 の 細 胞 で は, このcDNAを
導 入す るこ
とに よ り機 能 的 高親 和 性 レ セ プ タ ー が再 構 築 され, 機 能
的 高親 和 性IL-5レ
セ プタ ーが2種
以上 の蛋 白質 た よ り
ち れ た 値 に た い へ ん 近 い 値 で あ っ た。 お どろ いた こ と
構 成 され る こ とが 示 され た 。 こ の場 合 も う 一 方 の 分 子
に, 親 株 のFDC-P1やpSV2 neo
(複数 の可 能 性 も あ る) は, 単 独 で は リガン ド結 合 能 は
は ま った くIL-5に
IL-5に
H7抗
のみ を導 入 した 細 胞
反 応 しない の に対 し, FDC-5Rは
もた な い が, H7抗
反 応 しで増 殖 す る よ うに な った 。 こ の こ とか ら
原 が 機 能 的IL-5レ
とが 証 明 され た 。FDC-P1に
単 独 で はIL-5を
セ プ ター の構 成 分 子 であ る こ
発 現 して い る, そ れ 自身
結 合 しな い未 知 の膜 蛋 白質 がH7抗
原
と会 合 し, 機 能 的 高 親 和 性 レセ プ タ ーが 再 構 築 され た と
684
せ,
原 と 会 合 して そ の親 和 性 を 変化 さ
さ らに シ グナル を伝 達 す る と考 えち れ る (図7モ
ル 参 照)。 これ に関 して 第7回
デ
リ ンホ カ イ ン ワー クショ
ップに て, それ 自身 単 独 で は リガ ン ド結 合 能 を もた ない
約130Kの
分 子 が,
リガ ン ド結 合 能 を もつ 分 子 と会 合
して機 能 的 高 親 和 性 レセ プ タ ーを 構 築 す る こ とが,
ヒト
IL-5レ
セ プ タ ー の 構 造 と機
IL-6レ
セプ タ ー では Kishimoto
らに よ り, ヒ トGM-
CSFレ
セ プ タ ー で は Miyajima
らに より報 告 され た 。
GM-CSFレ
セ プ ター の場 合,
単 離 され て い る マ ウスIL-3レ
も ち,
子はすでに
セ プ タ ーに 高 い 相 同 性 を
リガ ン ド結 合 能 を もつ 分 子 と と も に 発 現 させ る
と, 架 橋 実 験 に てGM-CSFと
IL-5レ
この130K分
セ プ タ ー のIL-5結
架 橋 され て くる と い う。
合 能 を もた な い 分 子 がIL-3
反 応 性 細 胞 に発 現 して い る こ とや, これ ま で の架 橋 実 験
の結 果 は, IL-3レ
セ プ タ ーやGM-CSFレ
Rev.,
能
29
102, 77-105 (1988
)6) ominaga,
T
A., Matsumoto, M., Harada, N., Ta
kahashi,T., Kikuchi, Y., Takatsu, K.: J. Immu
nol.,140, 1175-1181 (1988)
7) Yokota, T., Coffman, R. L., Hagiwara, H., Ren
nick,D. M., Tanabe, Y., Yokota, K., Gemmell,
L., Shrader, B., Yang, G., Meyerson, P., Luh,
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セプターと
(1987)8) M atsumoto, R., Matsumoto, M., Mita, S., Hito
sh
i,Y., Ando, M., Araki, S., Yamaguchi, N.,
せ る。 マ ウス で は これ ら の リガ ン ド間 にお いて 直 接 の レ
To minaga, A., Takatsu, K.: Immunology,
66,
セ プ タ ー へ の結 合 阻 害 は認 め られ て い な いが, ヒ トでは
32- 38 (1989)
9) So noda, E., Matsumoto, R., Hitoshi, Y., Ishii,
IL-3, GM-CSF間
で阻 害 が 認 め られ てお り^<47,48)>,
最 近,
T, Sugimoto, M., Araki, S., Tominaga, A.,
ヒ ト好 塩基 球 に お い てIL-3,
GM-CSF,
IL-5間 で レセプ
Ya maguchi, N., Takatsu, K.: J. Exp.
Med.,
タ ーへ の結 合 阻害 が 認 め られ た とめ報 告 が あ る^<17)>
(マ
170, 1415-1420 (1989)
10) Lo ughnan, M. S., Takatsu, K., Harada, N., Nos
ウス で はIL-3レ
セ プ タ ー に非 常 に相 同性 の高 い機 能 の
sal, G. J. V.: Proc. Natl.
Acad. Sci. USA,
わか って い な い蛋 白質 が単 離 され て お り^<49)>,
よ り複 雑 か
84, 5399-5403 (1987)
も しれ な い)。 ま たB細 胞 や好 酸 球 の分 化 に お い て, IL11) Harada, N., Matsumoto, M., Koyama, N., Shi
m
izu,A., Honjo, T., Tominaga, A., Takatsu,
3が 比 較 的 未 熟 な細 胞 か ら作 用 し, IL-5が あ る程 度 分
K
.: Immunol. Lett., 15, 205-215 (1987)
化 した 段 階 に な って作 用 す る こ とを考 え る と, こ れ らの
12) Nakanishi, K., Yoshimoto, T., Katoh, Y., Ono,
レセ プ タ ー間 の 密 接 な 関係 は実 に合 目的的 に も思 え る。
S.,
Matsui, K., Hiroishi, K., Noma, T., Honjo,
T.,
Takatsu, K., Higashino, K., Hamaoka, T.:
機 能 的IL-5レ
セ プ タ ー の分 子 構 成 を 明 らか に し, IL-5
J.
Immunol.,
140, 1168-1174 (1988)
レセ プ タ ーの 発 現 調節 を解 析 す る こ とに よ り, これ らの
13) Tominaga, A., Nishikawa, S.-I., Mita, S., Ogawa,
細 胞 の分 化機 構 の 一端 に迫 れ る もの と考 え て い る 。
M., Kikuchi, Y., Hitoshi, Y., Takatsu, K.:
稿 を終えるにあた り, 本蘇 究にご協力 いた だきま した熊本大
Growth Factors, 1, 135-146 (1989)
学 医学部附属免疫 医学研 究施 設 ・生物学部門 の共 同研究者の方
14) Sa nderson, C. J., Campbell, H. D., Young, I. G.:
方ならびに同施 設 ・病理 学部 門の 國貞隆弘 博士, 西川伸一 博
Im munol. Rev., 102, 51-76 (1988)
士, 熊本大学医学部附属 遺伝 医学研究施 設 ・細胞遺伝部門の宮
15) Yamaguchi, Y., Suda, T., Suda, J., Eguchi, M.,
崎純一 博士に深 く感謝いた します。
M
iura, Y., Harada, N., Tominaga, A., Takatsu,
K.: J. Exp. Med., 167, 43-56 (1988)
16) Plaut, M., Pierce, J. H., Watson, C. J., Hanley文
献.
Hyde. J., Nordan. R. P., Paul. W. E.: Nature.
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IL-5レ セ プ タ ー の間 に密 接 な 関 係 が あ る こ とを 推 測 さ
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