Chemokine Receptors and Signaling

最初に発見されたケモカインの一つ、インターフェロン-γ (IFN-γ) IP-10 (CXCL10) は1985年にヒト単核細胞、線維芽細胞および内皮細胞の組み換えIFN-γに対して検出されていることから見出されました。7 CXCL10は、血小板由来の走化性タンパク質である血小板因子4（PF4）およびβ-トロンボグロブリンとアミノ酸の相同性が高いことから、CXCL10の走化性関与が示唆され、またゲノム構成の類似性から、これらのタンパク質が炎症に関与する大きなタンパク質ファミリーに属している可能性が示唆されました7,8。

次にケモカインのRANTES（regulated on activation, normal T cell expressed and secreted, CCL5）、IL-8（CXCL8）、MCP-1（CCL2）が発見されました。9-11 CXCL8は好中球活性化因子として最初に同定されました。 CXCL8による好中球活性化のメカニズムを理解するための実験により、好中球を百日咳菌毒素で処理すると、細菌ペプチドf-Met-Leu-Phe（fMLP）のシグナル伝達がこの毒素によって阻害されたのと同じようにCXCL8によるシグナル伝達が阻害されたことから、CXCL8の受容体がGαiサブユニットと結合したGPCRであることが示唆されました12。 1991年にIL-8受容体のクローニングが行われ、この受容体がGPCRのスーパーファミリーに属することが確認された13,14。GPCRは約1000のメンバーがおり、体内の生理活性物質の濃度変化を感知するのに広く用いられ、シグナル伝達の多くの経路や多くの生体反応に関与している。 GPCRは細胞外のNH2末端、7つの膜貫通ドメイン、細胞質のCOOH末端を持ち、化学走性を調節する化学吸引性受容体はGPCRスーパーファミリーの異なるサブファミリーを構成しています(図7-2)。 GPCRはα、β、γサブユニットからなるヘテロ三量体のGTP結合タンパク質を介してシグナルを伝達する15。 GPCRはリガンドとの結合後、膜貫通型αヘリックスのコンフォメーションが変化し、GTP結合部位が露出する。 GTP結合後、GTP結合したGαサブユニットとGβγサブユニットは受容体から解離し、下流の異なる経路を経てシグナル伝達を行う。 哺乳類のGαサブユニットには、αs、αi、αq、α12/13の4つのサブクラスがあり、Gαサブユニットが生成する下流のシグナルの種類は、関与するサブクラスに依存する。 その代わり、化学走性を媒介するのはGβγサブユニットである。 しかし、かつてGαγiサブユニットと結合していたGβγサブユニットのみが走化性を誘導することができる15。GβγサブユニットはホスホリパーゼC (PLCβ2 および PLCβ3)を活性化し、その結果イノシトール-1,4,5-トリフォスファート (IP3) 、ジアシルグリセロール (DAG) が増加し、細胞内のフリーカルシウムイオン (Ca2+) の過度の上昇が起こる。 細胞内遊離Ca2+の上昇は、ケモカイン受容体の反応性を評価するために用いられる一般的なテストである。 DAGはグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）を介してRap-1を活性化し、その結果、細胞の最先端でインテグリンを活性化させる。 Gβγサブユニットのシグナル伝達を通じて生成されるもう一つのエフェクター分子はホスファチジルイノシトール3キナーゼ（PI3K）で、これはプロテインキナーゼB（PKB、またはAKT、AKT1）の活性化を誘発し、続いて前縁の膜に移動する15。 さらに、PI3K依存性およびPI3K非依存性経路、DOCK2依存性およびDOCK2非依存性経路がRacを誘導し、前縁部での新しいF-アクチンの形成が急速に進行している。 一方、RhoファミリーGTPaseは細胞の後縁に移動し、後縁の収縮に必要なアクチン-ミオシン複合体の形成を制御している。 GEFはRas、Rac、Rho、Rap-1などの低分子GTPaseの活性を制御し、その結果、化学走性の制御にも関与している（図7-2）。

ケモカイン受容体の結合の下流には、MAPK、Ras、細胞外シグナル制御キナーゼなど、数多くのシグナル経路があり、それぞれに細胞固有の制御メカニズムが存在しています。 ケモカイン受容体結合の下流にあるシグナル伝達経路の多様性により、同じ細胞上に発現する異なるケモカイン受容体が異なる経路でシグナル伝達を行い、同じケモカイン受容体が様々な炎症反応を引き起こすことが可能である

ケモカイン受容体を介したシグナルは迅速かつ一過性である。 シグナル伝達の停止は、受容体のリン酸化、脱感作、そして内在化によって行われる。 前述のように、解離したGβγサブユニットがPLCを活性化する。 PLCからの下流イベントの1つはプロテインキナーゼC（PKC）の活性化であり、PKCはGPCRキナーゼとともにケモカイン受容体をリン酸化する。 リン酸化されたケモカイン受容体はアレスティンと結合し、受容体の脱感作をもたらす。 15

7つのCXC受容体、10のCCR、1つのXCR、そして1つのCX3CRが存在する。 ほとんどのケモカインレセプターは2つ以上のケモカインと結合し、白血球の十分な動員を確保するための冗長性をもたらしている。 ケモカインレセプターの発現は、細胞の活性化および分化の状態だけでなく、細胞の種類にも依存する。 例えば、CCR3は好酸球と好塩基球に最も多く発現しているケモカインレセプターである。 ナイーブT細胞がCXCR4とCCR7を発現しているのに対し、Th1細胞はCXCR3とCCR5を、Th2細胞はCCR4とCCR8を、Th17細胞はCCR6を発現している（表7-3）

細胞種間でのケモカイン受容体の重複は、特定の病原体と炎症刺激に対するT細胞の交通能力を細かく調節している。 例えば、CCR4+CCR6+CD4+ T細胞はインターロイキン-17 (IL-17) を産生し、カンジダ・アルビカンスに反応しますが、CXCR3+CCR6+CD4+ T細胞はIFN-γ単独またはIFN-γとIL-17を産生して結核に反応します4。異なる細胞によるケモカイン受容体の選択的発現は、生成されたケモカインの種類に基づいて組織部位に白血球を区別して勧誘することが可能になっています。 例えば、喘息モデルマウスでは、STAT1）依存性のケモカインCXCL9、CXCL10、CXCL11の協調発現により、CXCR3を持つTh1細胞がTh1炎症部位に誘導され、一方、STAT6依存性のケモカインCCL1、CCL17、CCL22の発現によりCCR4およびCCR8を持つTh2細胞がTh2炎症部位に誘導されている4（STATはシグナル伝達および転写活性化の因子）

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