TLRリガンドで刺激したマクロファージの転写プロファイリングによる新規自然免疫遺伝子の同定

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Mol. Immunol..2011 Sep;48(15-16):1886-95. S0161-5890(11)00177-5. doi: 10.1016/j.molimm.2011.05.015.Epub 2011-06-12.

TLRリガンドで刺激したマクロファージの転写プロファイリングによる新規自然免疫遺伝子の同定

Identification of novel innate immune genes by transcriptional profiling of macrophages stimulated with TLR ligands.

Ivana V Yang
Weiwen Jiang
Holly R Rutledge
Brad Lackford
Laura A Warg
Lesly De Arras
Scott Alper
David A Schwartz
David S Pisetsky

PMID: 21665277 PMCID: PMC3163807. DOI: 10.1016/j.molimm.2011.05.015.

抄録

トール様受容体（TLR）は、自然免疫における重要な受容体であり、病原体関連分子パターン（PAMP）との相互作用により応答を誘発します。TLR3、TLR4、およびTLR9は、それぞれ二本鎖RNA、リポ多糖（LPS）、およびCpG DNAを認識します。これらの受容体は、下流のアダプター分子において重要な違いがある。TLR4はMyD88とTRIFを介してシグナルを伝達するのに対し、TLR3はTRIFのみを介してシグナルを伝達するのに対し、TLR9はMyD88のみを介してシグナルを伝達する。下流シグナル伝達の違いが自然免疫における遺伝子発現にどのように影響するかを調べるために、LPS、ポリ（I:C）またはCpG DNAで刺激したRAW264.7マクロファージ細胞株の遺伝子発現パターンを決定した。刺激後 6 時間後と 24 時間後の遺伝子発現プロファイルを解析し、誘導された遺伝子、経路、転写ネットワークを決定した。これらの実験で示されたように、発現した遺伝子の数と範囲は刺激に応じて変化した。LPS とポリ(I:C)は RAW264.7 細胞の 6 時間後と 24 時間後に多くの遺伝子を誘導したが、CpG DNA は多くの遺伝子を誘導しなかった。ネットワークや経路のデータを解析することで、3 つの TLR リガンドに共通する遺伝子、LPS と poly (I:C) に共通する遺伝子、CpG DNA に共通しない遺伝子を優先的に発現させることができた。遺伝子発現の変化の重要性は、今回の解析で同定された 2 つの遺伝子、PLEC1 と TPST1 の RNA 干渉を介した阻害が、LPS で刺激した J774A.1 と RAW264.7 マクロファージによる IL-6 産生を減少させることを示す実験によって実証された。以上の結果から、異なる PAMP によって誘発されるマクロファージの遺伝子応答パターンが明らかになり、これまで自然免疫に関与していなかった新たな遺伝子が同定された。

Toll-like receptors (TLRs) are key receptors in innate immunity and trigger responses following interaction with pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). TLR3, TLR4 and TLR9 recognize double stranded RNA, lipopolysaccharide (LPS) and CpG DNA, respectively. These receptors differ importantly in downstream adaptor molecules. TLR4 signals through MyD88 and TRIF; in contrast, the TLR3 pathway involves only TRIF while TLR9 signals solely through MyD88. To determine how differences in downstream signaling could influence gene expression in innate immunity, gene expression patterns were determined for the RAW264.7 macrophage cell line stimulated with LPS, poly (I:C), or CpG DNA. Gene expression profiles 6 and 24h post-stimulation were analyzed to determine genes, pathways and transcriptional networks induced. As these experiments showed, the number and extent of genes expressed varied with stimulus. LPS and poly (I:C) induced an abundant array of genes in RAW264.7 cells at 6h and 24h following treatment while CpG DNA induced many fewer. By analyzing data for networks and pathways, we prioritized differentially expressed genes with respect to those common to the three TLR ligands as well as those shared by LPS and poly (I:C) but not CpG DNA. The importance of changes in gene expression was demonstrated by experiments indicating that RNA interference-mediated inhibition of two genes identified in this analysis, PLEC1 and TPST1, reduced IL-6 production by J774A.1 and RAW264.7 macrophages stimulated with LPS. Together, these findings delineate macrophage gene response patterns induced by different PAMPs and identify new genes that have not previously been implicated in innate immunity.