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インターフェロン誘導遺伝子（ISG）は、インターフェロンの刺激に応答して発現する遺伝子です。[ 1 ] [ 2 ]インターフェロンは細胞表面の受容体に結合し、細胞内でタンパク質シグナル伝達経路を開始します。この相互作用により、自然免疫系の応答に関与する遺伝子群の発現が誘導されます。[ 1 ] ISGは、ウイルス感染に応答して発現することが多いですが、細菌感染時や寄生虫が存在する場合にも発現します。[ 2 ] [ 1 ]現在、ヒトゲノムの10%がインターフェロン（IFN）によって制御されていると推定されています。 [ 3 ]インターフェロン誘導遺伝子は、病原体の侵入に対する初期応答として機能し、ウイルスの複製を遅らせ、免疫シグナル伝達複合体の発現を増加させます。[ 4 ]インターフェロンには3つの既知のタイプがあります。[ 5 ]インターフェロンI型に応答して高発現する遺伝子は約450個あります。[ 3 ] I型インターフェロンはINF-α、INF-β、INF-ωから構成され、ウイルス感染に応答して発現する。[ 6 ] I型インターフェロンによって誘導されるISGは、ウイルス複製抑制および免疫シグナル伝達タンパク質の発現増加と関連している。[ 7 ] II型インターフェロンはINF-γのみから構成され、細胞内病原体および腫瘍抑制遺伝子の制御と関連している。III型インターフェロンはINF-λから構成され、ウイルス免疫応答と関連しており、抗真菌好中球応答において重要な役割を果たす。[ 8 ]
ISGは、インターフェロンによって発現が刺激される遺伝子ですが、他の経路によっても刺激される可能性があります。[ 1 ]インターフェロンは、感染に反応して産生されるサイトカインと呼ばれるタンパク質の一種です。[ 9 ]放出されると、感染した細胞や近くの他の細胞に病原体が存在することを知らせます。[ 9 ]
このシグナルは、インターフェロンが未分化細胞の細胞表面受容体に結合することによって、ある細胞から別の細胞へと伝達される。[ 10 ]受容体とインターフェロンは結合した状態で細胞内に取り込まれ、ISGの発現を開始する。[ 10 ]
ISGのインターフェロン活性化は、JAK-STATシグナル伝達経路を利用してISGの転写を誘導します。ISGは、活性化されるインターフェロンの種類（I型、II型、III型）に基づいて分類できます。[ 1 ] ISGのタンパク質産物は病原体の感染を制御します。
具体的には、I型およびIII型インターフェロンは抗ウイルス性サイトカインであり、ウイルス感染と戦うISGを活性化します。[ 11 ] I型インターフェロンは細菌感染にも関与していますが、有益な効果と有害な効果の両方をもたらす可能性があります。[ 12 ] II型インターフェロンクラスには1つのサイトカイン（IFN-γ ）しかなく、抗ウイルス活性はありますが、マクロファージを活性化し、主要組織適合性複合体（MHC）クラスIIを促進することによって細胞性免疫を確立する上でより重要です。[ 13 ]
すべてのISG刺激経路は転写因子の産生をもたらします。[ 2 ] [ 10 ] I型およびIII型インターフェロンは、転写因子として機能し、ISRE（インターフェロン刺激応答エレメント）と呼ばれるプロモーター配列に結合するISGF3と呼ばれるタンパク質複合体を産生します。[ 2 ] [ 10 ] II型インターフェロンは、GASと呼ばれるプロモーター配列に結合するGAFと呼ばれる転写因子を産生します。[ 2 ] [ 10 ]これらの相互作用により遺伝子発現が開始されます。[ 1 ]これらの経路は、細胞表面のToll様受容体（TLR）によっても一般的に開始されます。 [ 2 ]感染に応答して発現するISGの数と種類は、感染病原体に特異的です。[ 2 ]
IFITファミリーのISGはヒトでは10番染色体に位置し、哺乳類、鳥類、魚類で相同性があります。[ 5 ] IFITファミリーは一般的にI型およびIII型インターフェロンによって誘導されます。[ 3 ] [ 5 ] IFIT遺伝子の発現は、DNAおよびRNAウイルス感染の両方に応答して観察されています。IFIT遺伝子は、主にウイルスRNAおよびDNA複製を制限することによってウイルス感染を抑制します。[ 5 ] IFITタンパク質1、2、3、および5は、二本鎖三リン酸RNAに直接結合することができます。これらのIFITタンパク質は、ウイルスRNAを破壊する複合体を形成します。[ 3 ] [ 5 ] IFIT 1およびIFIT 2は、標的細胞でのタンパク質翻訳の60%以上を減少させる真核生物開始因子3に直接結合します。[ 5 ]
ISGは、病原体の生活環のあらゆる段階で感染と戦うために用いられる幅広い機能を持っています。[ 1 ]ウイルス感染の場合、例としては、ウイルスが未感染細胞に侵入するのを阻止したり、ウイルスの複製を停止したり、ウイルスが感染細胞から出るのを阻止したりすることが挙げられます。[ 1 ]
ISGのもう一つの機能は、細胞のインターフェロン感受性を調節することです。[ 1 ] TLRのようなパターン認識受容体やJAK-STAT経路に見られるような一般的なシグナル伝達タンパク質の発現はインターフェロンによって上方制御され、細胞がインターフェロンに対してより敏感になることがあります。[ 10 ]
そのため、ヒトゲノムの大部分はインターフェロンISGと関連しており、ISGは幅広い機能を持っています。ISGはウイルス、細菌、寄生虫病原体と戦うために不可欠です。[ 14 ]インターフェロンは、能動的な免疫応答を助け、感染のほぼすべての段階で感染を抑制する遺伝子を刺激します。[ 3 ]
RNAウイルスの複製を阻害する既知のISGは21種類あります。[ 15 ]主にISGはRNAに結合して分解し、ウイルスの指示がウイルス性タンパク質に翻訳されるのを防ぎます。これらのISGは、ヒト細胞に存在する一本鎖RNAとは異なる二本鎖三リン酸RNAを特異的に標的とすることができます。[ 3 ] ISGはmRNAを非特異的に標的として破壊することもできます。細胞全体のmRNA分解は、ウイルス性タンパク質と宿主タンパク質の両方の産生を阻害します。INF-αやその他の主要な免疫タンパク質のmRNAは、翻訳が阻害されている間も免疫シグナルが継続できるように、この細胞全体の分解に対して耐性があります。[ 15 ]
アポトーシスを誘導するISGは15種類知られている。[ 16 ]これらの遺伝子のいずれも単独ではアポトーシスを誘発しないが、その発現はアポトーシスと関連付けられている。ISGの発現が高いほど、細胞はナチュラルキラー細胞に対してより感受性が高くなる。[ 16 ]
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