上皮細胞が過去の肺炎球菌感染を記憶する仕組みとは？
2025年7月2日付のNature Communicationsに発表された研究によると、上皮細胞は特定のヒストン修飾を通じて過去の肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）感染を記憶し、再感染時の反応を変化させることが明らかになりました。この研究「Epithelial Cells Maintain Memory of Prior Infection with Streptococcus pneumoniae Through Di-Methylation of Histone H3（上皮細胞はヒストンH3の二重メチル化を通じて肺炎球菌の過去の感染を記憶する）」は、これらの細胞が特定のヒストン修飾を通じて細菌感染の記憶を保持し、それによって後の感染に対する反応を変化させるメカニズムを明らかにしています。
上皮細胞の記憶の理解
呼吸器系の最前線で病原体と戦う上皮細胞は、肺炎球菌に対する過去の感染をヒストン修飾によって記憶します。研究チームは、クリスティン・シュバリエ博士（Christine Chevalier,PhD）らが率い、抗生物質で細菌が排除された後もヒストンH3のリジン4（H3K4me2）の二重メチル化が少なくとも9日間持続することを発見しました。この修飾は、再感染時に細胞が異なる反応を示すようにプライミングし、細菌の付着をより許容するようになります。
ヒストン修飾のメカニズム
研究によると、肺炎球菌は宿主細胞への付着を通じてH3K4me2を積極的に誘導します。この修飾は他のH3K4メチル化とは異なり、ゲノム全体のエンハンサー領域に局在します。この修飾は細菌の要因に対する受動的な反応ではなく、生きた細菌が必要であることを強調し、積極的な病原メカニズムを示しています。
エピジェネティックメモリーの影響
H3K4me2の存在は、再感染時の上皮細胞の転写反応を変化させます。再感染時には代謝とリソソーム活性の変化が見られ、細菌の付着が促進されます。この過程は抗菌遺伝子応答を大幅に増強することはなく、広範な免疫活性化ではなく特定の適応を示しています。
研究者らはトランスクリプトミクスとクロマチン免疫沈降解析（ChIP-seq）の組み合わせを用いてH3K4me2のゲノム全体の分布をマッピングしました。結果として、この修飾が主にエンハンサー領域に影響を与え、転写制御に役割を果たしていることが明らかになりました。興味深いことに、H3K4me3とH3K4me1のレベルは基準値に戻りますが、H3K4me2は持続し、その独自の役割を強調しています。
今後の方向性
この発見は、宿主と病原体の相互作用や細菌感染が上皮細胞に与える長期的な影響を理解する新たな道を開きます。H3K4me2の持続的な性質は、感染の結果を制御するための治療介入のターゲットとしての可能性を示唆しています。
著者らは「この研究は、細菌感染が細胞応答を変化させ、感染を促進するエピゲノムマークとして細菌排除後に上皮細胞に記憶を残す証拠を明らかにした」と述べています。
この研究は、上皮細胞が過去の細菌感染をどのように記憶し、その記憶が再感染時の反応を変化させるかを明らかにしました。特に、H3K4me2の持続的な修飾が転写制御に重要な役割を果たし、再感染時の細菌の付着を促進することが示されています。今後の研究により、このエピジェネティックメモリーを利用した新たな治療法の開発が期待されます。
