Engrailedのソースを表示

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<font size="+1">[https://researchmap.jp/yyz 荒木 功人]</font><br>
''岩手大学 農学部''<br>
DOI:<selfdoi />　原稿受付日:2025年6月23日　原稿完成日:2025年9月26日<br>
担当編集委員:[https://researchmap.jp/yamagatm 山形 方人]（ハーバード大学・脳科学センター）<br>
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英略称：En

{{box|text=　Engrailed（En）遺伝子は、動物界で広く見られるホメオドメインタンパク質Enをコードする。Enは、転写因子としての機能を持つほか、古典的なシグナルペプチドを持たないにも拘わらずその一部は細胞外に分泌され、更に細胞外から他の細胞内へ移行できるという細胞間シグナル分子としての性質も有する。加えて、eIF4Eに結合し翻訳を促進するという翻訳調節因子としての側面も持つ。脊椎動物は、Engrailed-1（En1）およびEngrailed-2（En2）の2つのパラログを有しており、これらは中脳—後脳境界の形成、小脳および中脳の発生、神経回路の構築、神経細胞の分化や生存維持において重要な役割を果たす。EN2は自閉スペクトラム症（ASD）との関連が示されている一方、En1ヘテロ接合性マウスはパーキンソン病に特徴的なドーパミンニューロン減少と運動制御異常を示す。}}

== 研究の歴史 ==
　1920年代後半の研究により、ショウジョウバエの最初のengrailed（en）変異体が樹立された<ref name=Eker1929>'''Eker, R. (1929).<br>'''The recessive mutant engrailed in Drosophila melanogaster. ''Hereditas'' 12, 217-222. [https://bsd.neuroinf.jp/w/images/d/df/Hereditas_March_1929_EKER_THE_RECESSIVE_MUTANT_ENGRAILED_IN_DROSOPHILA_MELANOGASTER.pdf [PDF<nowiki>]</nowiki>]</ref>[1]。その後の研究により、enは翅原基の後部コンパートメント形成や<ref name=Morata1975><pubmed>1134551</pubmed></ref>[2]、セグメントポラリティー遺伝子の一つとして胚の体節化<ref name=NussleinVolhard1980><pubmed>6776413</pubmed></ref>[3]に関与することなどが明らかになった。1985年には、ショウジョウバエのen遺伝子のcDNA配列が決定され、それがホメオボックス遺伝子であることが判明した<ref name=Fjose1985><pubmed>2481829</pubmed></ref>[4]<ref name=Poole1985><pubmed>3917855</pubmed></ref>[5]。更に、脊椎動物を含む他の動物分類群においてen相同遺伝子の単離と解析が進んだ<ref name=Joyner1985><pubmed>2416459</pubmed></ref>[6]<ref name=Holland1990><pubmed>1980115</pubmed></ref>[7]<ref name=Holland1997><pubmed>9165120</pubmed></ref>[8]<ref name=Imai2002><pubmed>14516697</pubmed></ref>[9]。

== サブファミリー ==
=== 無脊椎動物 ===
　多くは単一のenを有する一方、ショウジョウバエには、enと隣接してそのパラログ遺伝子であるinvected（inv）が存在する<ref name=Gustavson1996><pubmed>8849895</pubmed></ref>[10]。invを欠く個体は生存可能であり、表現型にも顕著な異常は見られないが、enとinvの二重変異体ではen単独変異の表現型が増強されることから、両者は機能的に冗長であると考えられる<ref name=Gustavson1996><pubmed>8849895</pubmed></ref>[10]。
=== 脊椎動物 ===
　多くは2つのen相同遺伝子En1およびEn2を有する<ref name=Holland1990><pubmed>1980115</pubmed></ref>[7]。ゼブラフィッシュでは、それぞれの遺伝子がさらに重複し、En1およびEn2が各2コピーずつ存在する<ref name=Force1999><pubmed>10101175</pubmed></ref>[11]。

　En1遺伝子座にEn2をノックインしたマウスの解析によると、En1とEn2は機能的に冗長である<ref name=Hanks1995><pubmed>7624797</pubmed></ref>[12]。一方、En1遺伝子座にショウジョウバエのenをノックインしたマウスでは、四肢の表現型のみが見られる<ref name=Hanks1998><pubmed>9778510</pubmed></ref>[13]。このノックインマウスからさらに内在性En2を除去すると中脳と小脳の発生に異常が生ずる<ref name=Sgaier2007><pubmed>17537797</pubmed></ref>[14]。これは、En2のみを欠くマウスが小脳に小さな欠損を呈するものの生存可能かつ生殖可能であるのと対照的である<ref name=Joyner1991><pubmed>1672471</pubmed></ref>[15]。

[[ファイル:Araki Engrailed Fig1.png|サムネイル|'''図1. Engrailedタンパク質の構造'''<br>ニワトリEn2をモデルとして示す。緑は高セリン領域を示す。薄紫のバーはホメオドメイン（HD）中のαヘリックスを示す<ref name=Kissinger1990><pubmed>1977522</pubmed></ref>[30]。4D9はEnに関する研究でしばしば用いられるモノクローナル抗体であり、本図ではそのエピトープが含まれる領域を示す<ref name=Patel1989><pubmed>2570637</pubmed></ref>[47]。ショウジョウバエEnではCATアッセイによりEH1とEH2の間の一部の領域（アミノ酸228〜282）が転写抑制活性を有することが示されているが<ref name=Han1993><pubmed>8334991</pubmed></ref>[48]、この領域は脊椎動物のEnとの相同性は見られない。(*) MeisはEnに直接結合するが、Enのどの部分に結合するかは不明である。]]
== 構造 ==
=== 遺伝子およびmRNA ===
　代表的な脊椎動物種のEn1およびEn2の多くは、2つのエキソンと1つのイントロンから成る<ref name=Logan1992><pubmed>1363401</pubmed></ref>[16]。

　En1 mRNAの3'UTRには細胞質ポリアデニル化配列（CPE）が存在することから、その樹状突起への局在はCPE結合タンパク質により調節される可能性がある<ref name=DiNardo2007><pubmed>17399993</pubmed></ref>[17]。in vitroにおけるEn1 mRNAの翻訳は、ポリアデニル化に依存して脱分極により増加し、この翻訳はラパマイシンにより阻害される。またEn2はmiR-212の標的である<ref name=Zhou2017><pubmed>28713997</pubmed></ref>[18]。

=== タンパク質 ===
　Logan et al. (1992)<ref name=Logan1992><pubmed>1363401</pubmed></ref>[16]は、ショウジョウバエのEngrailed（En）、マウス、ヒト、ニワトリのEn1, En2およびアフリカツメガエルのEn2のアミノ酸配列を比較することにより、Enタンパク質において進化的に保存されている5つの領域を同定し、それぞれをEH1〜EH5と名付けた('''図1''')。CATアッセイによると、このうちEH1とEH5はEngrailedの転写抑制活性に関わる<ref name=Tolkunova1998><pubmed>9566899</pubmed></ref>[19]。

　EH1は、Enを初めとするホメオドメインタンパク質やフォークヘッドタンパク質、Tボックスタンパク質、Znフィンガータンパク質などにおいても見られるアミノ酸モチーフであり<ref name=Smith1996><pubmed>8898227</pubmed></ref>[20]、転写抑制補助因子であるGroucho（Gro）/Tleが結合する<ref name=Tolkunova1998><pubmed>9566899</pubmed></ref>[19]<ref name=Dasen2001><pubmed>11731482</pubmed></ref>[21]。in vivoで、EH1のみに変異を入れるだけでEnの転写抑制活性が失われる<ref name=Smith1996><pubmed>8898227</pubmed></ref>[20]<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]。ショウジョウバエのEnには、EH1とEH2の間（アミノ酸201〜205）に昆虫特有のGro結合部位（ehIFRPFモチーフ）が、EH1とは別に存在する<ref name=Hittinger2008><pubmed>18803772</pubmed></ref>[23]。

　EH2およびEH3にはTALEホメオドメインタンパク質に属する転写補助因子Extradenticle（Exd）/Pbxが結合する<ref name=Peltenburg1996><pubmed>8698039</pubmed></ref>[24] 。特にEH2内の2 つのトリプトファンの何れかをリジンに置換するとPbxと結合できなくなる<ref name=Erickson2007><pubmed>16959235</pubmed></ref>[25]。また、この置換によりEnは、細胞外に移行できなくなる<ref name=Rampon2015><pubmed>25926358</pubmed></ref>[26]。他のホメオドメインタンパク質と同様、EnはExd/Pbxの他、Homothorax（Hth）/Meisとヘテロ三量体を形成する。結合部位の詳細は不明であるが、Hth/ MeisはEnに直接結合するとされる<ref name=Kobayashi2003><pubmed>12506004</pubmed></ref>[27]。EH2のC末端の2つのアミノ酸とEH3全体は核移行シグナル（NLS）であると推定されている<ref name=Tolkunova1998><pubmed>9566899</pubmed></ref>[19]<ref name=Cardon2023><pubmed>37032404</pubmed></ref>[28]。また、EH2中のシステイン残基は、酸化還元調節に応じたEn2の細胞間シグナル伝達の調節に関与する<ref name=Amblard2020><pubmed>32994473</pubmed></ref>[29]。

　EH4はホメオドメインであり、DNAへの結合に関わる<ref name=Kissinger1990><pubmed>1977522</pubmed></ref>[30]。ホメオドメインを構成する3本のαヘリックスのうち第3ヘリックスと、ホメオドメインのN末端のヘリックスを構成しない数アミノ酸がDNAに結合する<ref name=Kissinger1990><pubmed>1977522</pubmed></ref>[30]。SAAB法によるとEngrailed単独で最も高い親和性を示すDNA配列はTAATTAである<ref name=Ades1994><pubmed>8049221</pubmed></ref>[31]。また、Exdとのヘテロ二量体化により、EnのDNA結合特異性が変化する<ref name=vanDijk1994><pubmed>7915200</pubmed></ref>[32]。ショウジョウバエ胚におけるChIP解析によるとEnのコンセンサス結合配列はYAATYANBである<ref name=Solano2003><pubmed>12588842</pubmed></ref>[33]。Enの結合親和性は、認識部位に隣接する、認識配列に類似した繰り返し配列を伴うDNA領域により増強される<ref name=Castellanos2020><pubmed>31992709</pubmed></ref>[34]。

　EH3の大部分とホメオドメインのN末端の一部を含む領域は、細胞表面のグリコサミノグリカン（GAG）との相互作用を通じて、Enの細胞外から細胞内への移行を制御する<ref name=Cardon2023><pubmed>37032404</pubmed></ref>[28]。ホメオドメインのC末端側には、核外への移行シグナル配列（NES）/細胞外への分泌シグナルと、細胞外から細胞内への移行シグナル（膜透過ペプチド配列penetratin）が存在する<ref name=Joliot1998><pubmed>9705930</pubmed></ref>[35]<ref name=Maizel1999><pubmed>10375508</pubmed></ref>[36]<ref name=Dupont2007><pubmed>17242404</pubmed></ref>[37]。細胞外から細胞内への移行はエンドサイトーシスと、エンドサイトーシスを介さない直接的移行の2つの様式により起こる<ref name=Dupont2007><pubmed>17242404</pubmed></ref>[37]<ref name=Jiao2009><pubmed>19833724</pubmed></ref>[38]。Enの細胞内外への出入りには、ホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸（PIP2）とコレステロールが必要である<ref name=Amblard2020b><pubmed>32434869</pubmed></ref>[39]。EnのEH2ドメインのN末端側には高セリン領域が存在する。CK2によるこの領域のリン酸化は、EnホメオドメインのDNAへの結合を増強する一方<ref name=Bourbon1995><pubmed>7744743</pubmed></ref>[40]、Enの細胞外分泌を阻害する<ref name=Maizel2002><pubmed>12117805</pubmed></ref>[41]。また、Enは他のいくつかのホメオドメインタンパク質（Bicoid, Emx2, HoxA9, Prhなど）と同様に、真核生物翻訳開始因子4E （eIF4E）と結合するが<ref name=Nedelec2004><pubmed>15247416</pubmed></ref>[42]、それらのホメオドメインタンパク質とは異なり<ref name=Topisirovic2005><pubmed>16136508</pubmed></ref>[43]、EH1ドメインがeIF4E結合部位を兼ねることが推定されている（<ref name=Rhoads2009><pubmed>19237539</pubmed></ref>[44]、Alain Prochiantz、私信）。これとは別に、マウスのEn1のホメオドメインN末端に位置するリジンに点突然変異K313Eを導入すると、eIF4Eに結合しなくなる<ref name=Stettler2012><pubmed>22147955</pubmed></ref>[45]。Foxa2との相互作用には高セリン領域からホメオドメインにかけての領域が関与する<ref name=Foucher2003><pubmed>12642491</pubmed></ref>[46]。

== 発現 ==
=== 細胞内分布 ===
　En を発現させたCOS細胞において、細胞内のEnのうち、細胞外へ出るのは5%未満であると見積もられており、その大部分は核に局在する<ref name=Joliot1998><pubmed>9705930</pubmed></ref>[35]。Enはいくつかのニューロンにおいて樹状突起など核外に局在することが報告されている<ref name=DiNardo2007><pubmed>17399993</pubmed></ref>[17]<ref name=Nedelec2004><pubmed>15247416</pubmed></ref>[42]。ゼブラフィッシュ胚中脳視蓋において、H2O2レベルが増加するとEn2の核への移行が促進される<ref name=Amblard2020><pubmed>32994473</pubmed></ref>[29]。

=== 初期胚の神経系における主な発現 ===
　脊椎動物の初期胚では、En1、En2のmRNAおよびそれらのタンパク質の発現が中脳から第1菱脳胞（ロンボメア1）にかけて見られる<ref name=Force1999><pubmed>10101175</pubmed></ref>[11]<ref name=Hanks1995><pubmed>7624797</pubmed></ref>[12]<ref name=Patel1989><pubmed>2570637</pubmed></ref>[47]<ref name=Davis1991><pubmed>1680044</pubmed></ref>[49]<ref name=Sgaier2005><pubmed>15629700</pubmed></ref>[50]<ref name=Gardner1992><pubmed>1354990</pubmed></ref>[51]<ref name=Logan1996><pubmed>8805331</pubmed></ref>[52]<ref name=Hatta1991><pubmed>1682127</pubmed></ref>[53]<ref name=Ekker1992><pubmed>1363539</pubmed></ref>[54]。En1 mRNAおよびEn1タンパク質陽性領域は発現初期には中脳前端まで至り、のちに発現領域は中脳後脳境界（MHB）付近に限られるようになる<ref name=Davis1991><pubmed>1680044</pubmed></ref>[49]<ref name=Sgaier2005><pubmed>15629700</pubmed></ref>[50]<ref name=Gardner1992><pubmed>1354990</pubmed></ref>[51]<ref name=Logan1996><pubmed>8805331</pubmed></ref>[52]<ref name=Shamim1999><pubmed>9927596</pubmed></ref>[55]。発現の時期には種差があり、マウスやニワトリではEn1の発現が先行する一方、ゼブラフィッシュではEn2の発現が先行する<ref name=Reifers1998><pubmed>9609821</pubmed></ref>[56]<ref name=Lun1998><pubmed>9671579</pubmed></ref>[57]<ref name=Rhinn2001><pubmed>11179870</pubmed></ref>[58]）。発生が進むとEn2タンパク質は中脳視蓋で前方から後方に向かって発現レベルが上昇する勾配を呈するようになる<ref name=Itasaki1991><pubmed>1811932</pubmed></ref>[59]。ゼブラフィッシュ胚において、H2O2レベルを上昇させると中脳視蓋におけるEn2タンパク質の発現勾配がより急になること、En2はH2O2が高レベルの細胞から分泌され、低レベルの細胞に取り込まれること、En2が細胞に取り込まれるとH2O2レベルが上昇することが報告されている<ref name=Amblard2020><pubmed>32994473</pubmed></ref>[29]。

　また、脊髄から後脳後部にかけての腹側介在ニューロンでもEn1 mRNAおよびEn1タンパク質が発現する<ref name=Force1999><pubmed>10101175</pubmed></ref>[11]<ref name=Hanks1995><pubmed>7624797</pubmed></ref>[12]<ref name=Davis1991><pubmed>1680044</pubmed></ref>[49]<ref name=Gardner1992><pubmed>1354990</pubmed></ref>[51]<ref name=Hatta1991><pubmed>1682127</pubmed></ref>[53]<ref name=Ekker1992><pubmed>1363539</pubmed></ref>[54]。マウスでは、このEn1陽性介在ニューロンは、脊髄のPax2陽性介在ニューロンの一部であり、その発生はPax6に依存する<ref name=Burrill1997><pubmed>9409667</pubmed></ref>[60]<ref name=Matise1997><pubmed>9315901</pubmed></ref>[61]。

=== 中脳後脳関連遺伝子間の初期胚における発現相互依存性 ===
　脊椎動物初期胚の中脳後脳領域においてEn1と相前後して発現を開始し、協調して中脳、後脳の発生に関わる遺伝子として、Wnt1、Pax2、Fgf8が存在する。初期胚の脳において、Wnt1、Pax2、Fgf8の異所的発現あるいは機能喪失は、En1の発現の変化を引き起こす<ref name=Shamim1999><pubmed>9927596</pubmed></ref>[55]<ref name=Reifers1998><pubmed>9609821</pubmed></ref>[56]<ref name=Lun1998><pubmed>9671579</pubmed></ref>[57]<ref name=McMahon1992><pubmed>1534034</pubmed></ref>[62]<ref name=Danielian1996><pubmed>8848044</pubmed></ref>[63]<ref name=Lekven2003><pubmed>12591239</pubmed></ref>[64]<ref name=Ye2001><pubmed>11704761</pubmed></ref>[65]<ref name=Ye1998><pubmed>9630220</pubmed></ref>[66]<ref name=Liu1999><pubmed>10518499</pubmed></ref>[67]<ref name=Liu2003><pubmed>14602678</pubmed></ref>[68]。同様にEn1の異所的発現あるいは機能喪失は、Wnt1、Pax2、Fgf8の発現の変化を引き起こす<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]<ref name=Shamim1999><pubmed>9927596</pubmed></ref>[55]<ref name=Ye2001><pubmed>11704761</pubmed></ref>[65]<ref name=Liu2001><pubmed>11124114</pubmed></ref>[69]<ref name=Picker2002><pubmed>12070097</pubmed></ref>[70]。したがって、初期胚の中脳・後脳領域において、En1、Wnt1、Pax2、Fgf8は互いの発現維持に相互依存している。一方で、それぞれの発現開始には関与しないことが示されている<ref name=McMahon1992><pubmed>1534034</pubmed></ref>[62]<ref name=Ye2001><pubmed>11704761</pubmed></ref>[65]<ref name=Liu2001><pubmed>11124114</pubmed></ref>[69]<ref name=Chi2003><pubmed>12736208</pubmed></ref>[71]。ニワトリでは脊索で発現するFgf4が中脳後脳領域におけるEn1の発現を誘導することが提唱されているが、マウスやゼブラフィッシュの脊索におけるFgf4の発現は報告されていない<ref name=Shamim1999><pubmed>9927596</pubmed></ref>[55]<ref name=Rhinn2001><pubmed>11179870</pubmed></ref>[58]）。

　Wnt1、Pax2、Fgf8はEn2 mRNAおよびEn2タンパク質の発現維持にも関与する<ref name=Shamim1999><pubmed>9927596</pubmed></ref>[55]<ref name=Reifers1998><pubmed>9609821</pubmed></ref>[56]<ref name=Liu1999><pubmed>10518499</pubmed></ref>[67]<ref name=Sugiyama1998><pubmed>9572358</pubmed></ref>[72]<ref name=Okafuji1999><pubmed>10446345</pubmed></ref>[73]<ref name=Crossley1996><pubmed>8598907</pubmed></ref>[74]<ref name=Shimamura1997><pubmed>9226442</pubmed></ref>[75]<ref name=Sato2001><pubmed>11493563</pubmed></ref>[76]。また､Wnt1およびPax2ノックアウトマウスではEn2が発現しないことが、Pax2変異ゼブラフィッシュではEn1が発現しないことが報告されており、これはEn2（ゼブラフィッシュの場合はEn1）の発現開始がそれらの遺伝子に依存することを示唆する<ref name=Lun1998><pubmed>9671579</pubmed></ref>[57]<ref name=McMahon1992><pubmed>1534034</pubmed></ref>[62]<ref name=Schwarz1999><pubmed>10354469</pubmed></ref>[77]。

　なお、EnによるWnt1、Pax2、Fgf8の誘導や、Fgf8によるEnの誘導は間接的であると考えられている<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]<ref name=Liu2003><pubmed>14602678</pubmed></ref>[68]。

=== 中期発生以降の神経系における発現 ===
　発生初期の脳の領域化以降も、主として中脳や小脳においてEnの発現が見られる。マウスにおいて、En1およびEn2がmDAニューロンにおいて、またEn1が上オリーブ核のグリシン作動性、コリン作動性およびGABA作動性ニューロンにおいて、胚発生期から成体まで発現する<ref name=Simon2001><pubmed>11312297</pubmed></ref>[78]<ref name=Altieri2015><pubmed>26542008</pubmed></ref>[79]。また、縫線核ではEn1およびEn2が5-HTニューロンで胚発生期に発現し、En1の発現は出生後も継続する<ref name=Fox2012><pubmed>22674259</pubmed></ref>[80]。胚発生15.5日目（E15.5）〜出生後0日目（P0）のマウス胚小脳では、苔状線維と登上線維の神経支配と合致したEn2の縞状の発現が見られる<ref name=Millen1995><pubmed>8575294</pubmed></ref>[81]。

　マウス海馬ではE16以降、En1およびEn2が低レベルで発現し、シナプス形成が盛んに起こる出生時および生後1週間の間に、En2の発現は激減する<ref name=Soltani2017><pubmed>28809922</pubmed></ref>[82]。

　ニワトリでは、孵卵開始10日目の中脳視蓋において浅灰白線維層（SGFS）のg〜j層と脳室帯でEn2の発現が見られ、特にSGFS のi層で発現が高い<ref name=Omi2014><pubmed>24803658</pubmed></ref>[83]。また、この時期でも中脳視蓋後方から前方にかけての発現勾配が見られる。

== 機能 ==
=== 分子としての機能 ===
　Enは、転写抑制因子としても転写活性化因子としても機能する<ref name=Tolkunova1998><pubmed>9566899</pubmed></ref>[19]<ref name=Smith1996><pubmed>8898227</pubmed></ref>[20]<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]<ref name=Serrano1998><pubmed>9649440</pubmed></ref>[84]。また直接的に転写活性化因子として機能する他、別の転写抑制因子を抑制することにより間接的に転写活性化を引き起こす可能性がある<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]。Enによる転写抑制には転写抑制補助因子Groが必要である<ref name=Hittinger1997><pubmed>9367988</pubmed></ref>[85]。更に、Enの転写抑制活性は、Ext/PbxおよびHth/Meisとヘテロ三量体を形成することにより増強される<ref name=Kobayashi2003><pubmed>12506004</pubmed></ref>[27]。

　また、Enは、非典型的分泌経路を介して細胞間シグナル分子としても機能する<ref name=Joliot1998><pubmed>9705930</pubmed></ref>[35]<ref name=Maizel1999><pubmed>10375508</pubmed></ref>[36]<ref name=Dupont2007><pubmed>17242404</pubmed></ref>[37]。

　更に、EnはeIF4Eに結合し、タンパク質合成を刺激することが、E17のマウス胚背側上丘において示されている<ref name=Stettler2012><pubmed>22147955</pubmed></ref>[45]。この刺激によりミトコンドリア呼吸鎖複合体Iを構成するNdufs3の翻訳が促進され、ATP合成が増加し、それに引き続くATPの分泌とアデノシンへの加水分解を経てアデノシンA1受容体が活性化される。

=== 転写の標的遺伝子 ===
　脊椎動物では、神経系におけるEnの標的遺伝子として、微小管結合タンパク質1b、および長鎖散在反復配列LINE-1がin vivoで同定されている<ref name=Foucher2003><pubmed>12642491</pubmed></ref>[46]<ref name=deThe2018><pubmed>29941661</pubmed></ref>[86]。また、ニワトリ初期胚の脳において、Pax6が標的遺伝子の候補として同定されている<ref name=Logan1992><pubmed>1363401</pubmed></ref>[22]。

　脊椎動物の初期胚の脳における、EnによるWnt1、Pax2、Fgf8の誘導は直接的なものではないことを先に述べたが、同様に、Enによる軸索ガイダンスや細胞のソーティングに関わる細胞表面タンパク質をコードするEphrinA2やEphrinA5の発現誘導も<ref name=Logan1996><pubmed>8805331</pubmed></ref>[52]<ref name=Shigetani1996><pubmed>9129179</pubmed></ref>[87]<ref name=Lee1997><pubmed>9056772</pubmed></ref>[88]、間接的な制御であると推定される<ref name=Logan1992><pubmed>1363401</pubmed></ref>[22]。

=== 中脳および後脳の初期発生 ===
　初期胚において、En1とEn2は、中脳後脳境界（MHB）オーガナイザーの維持や、中脳間脳境界（DMB）の確立と維持を通じて、発生中の脳の領域化に寄与する<ref name=Joyner1991><pubmed>1672471</pubmed></ref>[15]<ref name=Araki1999><pubmed>10529429</pubmed></ref>[22]<ref name=Wurst1994><pubmed>7925010</pubmed></ref>[89]<ref name=Joyner1996><pubmed>8741855</pubmed></ref>[90]<ref name=Matsunaga2000><pubmed>10804178</pubmed></ref>[91]<ref name=Scholpp2003><pubmed>12917294</pubmed></ref>[92]。脳の領域化においてEnは専ら転写因子として機能し、細胞間シグナル分子としての役割は小さい、とする報告がある一方<ref name=Lesaffre2007><pubmed>17229313</pubmed></ref>[93]、DMBの確立にはEnが分泌されることが必要であることも示されている<ref name=Rampon2015><pubmed>25926358</pubmed></ref>[26]。また、DMBとMHBの確立にはPbxとの協調も必要である<ref name=Erickson2007><pubmed>16959235</pubmed></ref>[25]。前述の通り、En1とEn2は機能的に冗長ではあるが<ref name=Hanks1998><pubmed>9778510</pubmed></ref>[12]、En1は小脳と上丘の発生にE9より前のみ必要であり<ref name=Sgaier2007><pubmed>17537797</pubmed></ref>[14]、En1の欠失によりE9.5までにMHB近傍で細胞死が増加する<ref name=Chi2003><pubmed>12736208</pubmed></ref>（Chi et al., 2003）。一方で、En1は下丘の、En2は小脳の発生において、より長期にわたり機能が要求される<ref name=Sgaier2007><pubmed>17537797</pubmed></ref>[14]。さらに、脳の領域化後においても、Enは中脳後脳領域内での勾配的または局所的な発現を通じて、領域内のパターン形成に寄与する。この機能は、神経回路形成、特定のニューロンの発生、および中脳後脳内における微細構造の形成に関与する<ref name=Logan1996><pubmed>8805331</pubmed></ref>[50]<ref name=Itasaki1991><pubmed>1811932</pubmed></ref>[59]<ref name=Millen1995><pubmed>8575294</pubmed></ref>[81]<ref name=Omi2014><pubmed>24803658</pubmed></ref>[83]。

=== 神経回路形成 ===
　Enは、中脳視蓋の後方でより高いという前後軸方向の発現勾配を呈することにより、投射地図（トポグラフィックマップ）の前後軸の確立に寄与する<ref name=Itasaki1996><pubmed>8562091</pubmed></ref>[94]<ref name=Retaux1996><pubmed>8562092</pubmed></ref>[95]<ref name=Friedman1996><pubmed>8757262</pubmed></ref>[96]。これは、転写因子としてEnがEphrinA2やEphrinA5の前後軸方向の勾配を伴った発現を誘導することと<ref name=Logan1996><pubmed>8805331</pubmed></ref>[52]<ref name=Shigetani1996><pubmed>9129179</pubmed></ref>[87]、En自身が分泌性因子として耳側網膜神経節細胞（RGC）軸索を反発する一方、鼻側軸索を誘引することにより達成される<ref name=Brunet2005><pubmed>16267555</pubmed></ref>[97]。成長円錐内部に移行したEnは、eIF4Eとの相互作用を介して、この軸索ガイダンス作用に必要な局所的翻訳を刺激する。この刺激によるラミンB2の翻訳促進が、ミトコンドリアの機能と軸索輸送に必要である<ref name=Yoon2012><pubmed>22341447</pubmed></ref>[98]。En2はまた、EphrinA5による軸索成長円錐の崩壊に関し、アデノシンA1受容体シグナル伝達依存的に、耳側RGCを感作する<ref name=Stettler2012><pubmed>22147955</pubmed></ref>[45]<ref name=Wizenmann2009><pubmed>19914184</pubmed></ref>[99]。この感作により、投射地図はより精密になる。

　脊髄では、En1はV1介在ニューロンの特定化には必要ないが、その軸索ガイダンスと軸索束形成に必要である<ref name=Saueressig1999><pubmed>10477289</pubmed></ref>[100]。また、V1ニューロンの一部に由来するレンショー細胞と運動ニューロンの抑制性シナプス形成を調節する<ref name=Sapir2004><pubmed>14762144</pubmed></ref>[101]。

　発生中の体幹部において、軸上筋神経は体節中のEn1陽性領域に誘引される一方、軸下筋神経はEn陽性領域を忌避する<ref name=Ahmed2017><pubmed>28807781</pubmed></ref>[102]。また、四肢背側の筋肉に投射する脊髄運動ニューロン軸索に対し、肢芽腹側のEn1は細胞間シグナル分子として直接的に反発効果を呈すると共に、転写因子として制御下のEphrinA5を介して間接的にも反発効果を示す<ref name=Huettl2015><pubmed>25710467</pubmed></ref>[103]。但し、中脳視蓋とは異なりEn1とEphrinA5との相乗効果は見られず、またEn2はこの軸索に対して反発効果を示さない。

=== ニューロンの分化と維持 ===
　En1、En2はmDAニューロンの維持に、細胞自律的に必要であり<ref name=Simon2001><pubmed>11312297</pubmed></ref>[78]<ref name=Alberi2004><pubmed>15175251</pubmed></ref>[104]、LINE-1の発現抑制を通じて、酸化ストレスからmDAニューロンを保護する<ref name=deThe2018><pubmed>29941661</pubmed></ref>[86]<ref name=Alvarez2011><pubmed>21892157</pubmed></ref>[105]。また、En1は上オリーブ核ニューロンの、En1、En2は共に小脳核内側の一部の興奮性ニューロンおよび縫線核5-HTニューロンの分化と維持に必要である<ref name=Alberi2004><pubmed>15175251</pubmed></ref>[79]<ref name=Fox2012><pubmed>22674259</pubmed></ref>[80]<ref name=Krishnamurthy2024><pubmed>38912572</pubmed></ref>[106]。更に、En2は大脳基底核由来神経幹細胞からのGABA作動性ニューロンの分化に必要である<ref name=Boschian2018><pubmed>29964155</pubmed></ref>[107]。加えて、En1およびEn2は培養海馬細胞の樹状突起の複雑度やシナプスに差次的に影響する<ref name=Soltani2017><pubmed>28809922</pubmed></ref>[82]。

　マウス成体の脊髄のV1介在ニューロンで発現するEn1は、α運動ニューロンに対し傍分泌性の神経栄養活性を有する<ref name=Leboeuf2023><pubmed>37534581</pubmed></ref>[108]。

== 疾患との関連 ==
　En1+/-マウスあるいはEn1+/-; En2-/-マウスは、ヒトのパーキンソン病に特徴的なドーパミン作動性ニューロンの進行性喪失や運動障害を示す<ref name=Alvarez2011><pubmed>21892157</pubmed></ref>[105]<ref name=Sgado2006><pubmed>17015829</pubmed></ref>[109]。カニクイザルのパーキンソン病モデルの黒質緻密部へのEN1タンパク質の注入による治療効果が報告されている<ref name=Thomasson2019><pubmed>31077447</pubmed></ref>[110]。EN1のいくつかのSNPは統合失調症の症状および症状に対する抗精神病薬の効果と関連する<ref name=Webb2008><pubmed>18698228</pubmed></ref>[111]。

　EN2の多型と自閉スペクトラム症（ASD）との関連は1995年に最初に示された<ref name=Petit1995><pubmed>7643354</pubmed></ref>[112]。EN2はASD患者で過剰発現する<ref name=James2014><pubmed>25290267</pubmed></ref>[113]。また、ASDに関連するEN2のイントロン中の2つのSNPは、発現上昇に繋がる<ref name=Benayed2009><pubmed>19615670</pubmed></ref>[114]。En2欠損マウスはASD患者と類似した行動、および学習の障害や、小脳の形態異常を示す<ref name=Cheh2006><pubmed>16935268</pubmed></ref>[115]。また、ASD患者において味覚異常が報告されているが、En2欠損マウスでも塩化ナトリウムへの嗜好性が強まる<ref name=Gupta2018><pubmed>29953887</pubmed></ref>[116]。ASD成人患者に対する慢性ストレスが、行動上の、あるいは神経解剖学的な表現型を増悪するかどうかは明らかで無いが、慢性的な環境ストレスに曝露したEn2欠損マウスでは、行動上の、あるいは神経解剖学的な表現型が増悪することが報告されている<ref name=Phan2021><pubmed>34271036</pubmed></ref>[117]。

== 参考文献 ==