パターン認識受容体とウイルス検出

パターン認識受容体（PRR）は、自然免疫系がウイルス感染を検出するための生殖細胞系列にコードされたセンサーです。これらは、保存された分子シグネチャ、最も重要なのは、宿主分子が通常存在しない場所や形態のウイルス核酸を認識し、インターフェロンと炎症反応を生成するシグナル伝達を開始します。

Definition

パターン認識受容体は、保存された病原体関連分子パターン（ウイルス核酸を含む）を認識し、結合するとI型インターフェロンおよび炎症性メディエーターを誘導するシグナル伝達を引き起こす、生殖細胞系列にコードされた宿主センサーです。

Scope

この項目では、ウイルス検出に関与するPRRの主要なファミリー、すなわちエンドソームToll様受容体、ウイルスRNAを感知する細胞質RIG-I様受容体、およびcGAS-STING経路などのDNAセンサーについて説明します。これは、臨床的ガイダンスではなく、自然免疫センシングに関する参考資料として、これらの受容体が何を検出し、どのような応答を引き起こすかを記述しています。

Core questions

• ウイルス核酸と宿主核酸を区別する分子的な特徴は何ですか？
• どの受容体ファミリーがウイルスRNAとウイルスDNAを感知し、どの細胞内コンパートメントで感知しますか？
• PRRシグナルはどのようにインターフェロンおよび炎症性遺伝子誘導に収束しますか？
• 異なる細胞型は、そのセンシングレパートリーにおいてどのように異なりますか？

Key concepts

• 病原体関連分子パターン（PAMPs）
• Toll様受容体（TLR3, TLR7/8, TLR9）
• RIG-I様受容体（RIG-I, MDA5）
• 細胞質DNAセンシング（cGAS-STING）
• アダプターおよびシグナル伝達分子（MAVS, MyD88, TRIF, STING）
• ウイルス核酸のコンパートメント化されたセンシング

Mechanisms

異なるPRRファミリーは異なるコンパートメントを監視しています。エンドソームToll様受容体は、感染中に取り込まれるウイルス核酸（二本鎖RNA、一本鎖RNA、非メチル化DNAモチーフなど）を検出します。細胞質では、RIG-IおよびMDA5などのRIG-I様受容体がウイルスRNAの特徴を感知し、アダプターMAVSを介してシグナル伝達を行います。一方、cGASを含むDNAセンサーはSTING経路に関与します。これらの受容体は、位置、構造、修飾などの特徴によってウイルス核酸と宿主核酸を識別します。結合は、I型インターフェロンおよび炎症性サイトカインの産生を促進する転写因子を活性化し、検出を抗ウイルスインターフェロン応答に結びつけます。

Clinical relevance

PRRセンシングは抗ウイルスインターフェロン応答を開始し、炎症を形成するため、その理解はアジュバントやインターフェロン調節戦略への関心の根底にあります。この項目はセンシングメカニズムを記述するものであり、個々の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

History

1990年代後半にToll様受容体がパターンセンサーとして同定されたことで、生殖細胞系列にコードされた自然免疫認識の概念が確立されました。その後の10年間で、細胞質RNAセンサー（RIG-IおよびMDA5）と、cGAS-STINGに集約されるDNAセンシング経路が追加され、宿主細胞が異なるコンパートメントでウイルスを検出し、インターフェロン応答を引き起こす方法の階層的なマップが構築されました。

Key figures

• Shizuo Akira
• Osamu Takeuchi
• Taro Kawai
• Katherine Fitzgerald

Seminal works

• takeuchi-2010
• kawai-2006
• akira-2006

Frequently asked questions

パターン認識受容体は、ウイルス核酸と宿主自身の核酸をどのように区別しますか？

それらは、位置、構造、化学修飾の違いを利用します。例えば、二本鎖RNAや5'-三リン酸RNA、または細胞質内のDNAを感知します。宿主自身の核酸は通常、そのような形態では存在しません。

パターン認識受容体がウイルスを検出した後、何が起こりますか？

受容体の結合は、シグナル伝達アダプターと転写因子を活性化し、I型インターフェロンと炎症性サイトカインの産生を促進し、自然免疫による抗ウイルス応答を開始します。