病原体関連分子パターン

病原体関連分子パターン (PAMP)

病原体関連分子パターン（Pathogen-associated molecular patterns、PAMP）とは、微生物、特に病原体を含む多くの種類に共通して見られる、特定の分子構造の総称です。これらの分子パターンは、微生物の生存や機能に不可欠であり、進化的に保存されているため、宿主生物にとって「非自己」を認識するための重要な目印となります。

自然免疫の活性化と認識

PAMPの最も重要な機能は、宿主の自然免疫システムを活性化することです。植物や動物といった多様な宿主は、パターン認識受容体（Pattern Recognition Receptors、PRR）と呼ばれる特殊なセンサータンパク質を持っており、このPRRがPAMPを認識することで免疫応答の第一段階が開始されます。代表的なPRRとして、 Toll様受容体（Toll-like Receptors、TLR）が知られています。

PAMPがPRRに結合すると、細胞内のシグナル伝達経路が活性化され、インターフェロン（IFN）や様々なサイトカインといった免疫調節分子の産生が誘導されます。これらの分子は、炎症反応を引き起こしたり、免疫細胞の機能を調節したりすることで、微生物の排除や感染の拡大阻止に貢献します。

具体的なPAMPの種類

多様な微生物が様々な種類のPAMPを発現しています。以下に代表的な例を挙げます。

細菌性リポ多糖類 (LPS): グラム陰性菌の細胞壁外膜に存在するエンドトキシンであり、PAMPの原型と考えられています。宿主側のTLR4によって特異的に認識されます。
細菌性フラジェリン: 細菌のべん毛の主要構成成分であり、TLR5によって認識されます。
リポテイコ酸: グラム陽性菌の細胞壁成分であり、TLR2によって認識されます。
ペプチドグリカン: 細菌の細胞壁を構成する主要成分であり、TLR2によって認識されます。
二本鎖RNA (dsRNA): ウイルス感染時にしばしば見られる核酸であり、TLR3によって認識されます。
メチル化されていないCpGモチーフ: 細菌やウイルスのDNAに見られる特定の塩基配列であり、TLR9によって認識されます。

これらの他にも、糖鎖や複合糖鎖など、様々な分子がPAMPとして機能することが知られています。

用語の変遷と関連概念

「PAMP」という用語は比較的近年になって広く使われるようになりました。しかし、微生物由来の分子が宿主によって認識され、免疫応答を引き起こすという概念自体は古くから存在しており、「エンドトキシン受容体」といった表現も過去の文献に見られます。

近年では、「PAMP」という用語が、病原体だけでなくほとんどの微生物に存在する分子パターンを指すことから、その呼称について批判も存在します。そのため、より正確な表現として、「微生物関連分子パターン（Microbe-associated molecular pattern、MAMP）」という用語が提案され、広く使われるようになっています。特に植物免疫学の分野では、PAMPとMAMPはしばしば同義語として扱われます。

植物におけるPAMP/MAMP認識は、PAMP誘導免疫（PAMP-Triggered Immunity、PTI）と呼ばれる、植物免疫の初期段階において重要な役割を果たします。これは比較的弱い免疫応答ですが、病原体の侵入を食い止める最初のバリアとなります。

PAMPやMAMPによる認識とは別に、宿主自身の細胞が損傷を受けた際に放出される分子パターンがあり、これらはダメージ関連分子パターン（Damage-associated molecular patterns、DAMP）と呼ばれ、PAMPと同様に自然免疫を活性化する役割を担います。

マイコバクテリアの例

マイコバクテリアは、結核菌のように宿主細胞（主にマクロファージ）内で生存・増殖する細胞内細菌です。マイコバクテリアの細胞壁は、ミコール酸を含む脂質や多糖類が豊富で非常に複雑な構造をしています。

マイコバクテリアの様々な細胞壁成分や核酸は、宿主のPRRによって認識され、免疫応答を引き起こします。例えば、リポマンナンやリポアラビノマンナンといったリポグリカンは強力な免疫調節作用を持つMAMPです。また、結核菌のリポタンパク質抗原は、TLR2がTLR1とヘテロダイマーを形成することで認識され、マクロファージからのサイトカイン産生を誘導します。さらに、マイコバクテリアのDNAに含まれる特定の配列は、TLR9によって認識され、免疫応答の活性化に寄与します。

これらの認識機構は、マイコバクテリア感染に対する宿主の防御応答において重要な役割を果たしますが、同時にマイコバクテリアが宿主の免疫応答を回避・操作するメカニズムも存在しており、複雑な相互作用が生じています。

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