「Nogo」の版間の差分

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（読み方）ノゴ　（英）Nogo　同じ　
<font size="+1">[http://researchmap.jp/masashi.fujitani 藤谷昌司]、[http://researchmap.jp/ToshihideYamashita 山下俊英]</font><br>
''大阪大学 大学院医学系研究科分子神経科学 分子神経科学''<br>
DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2012年2月24日　原稿完成日：2012年11月14日<br>
担当編集委員：[http://researchmap.jp/okanolab 岡野 栄之]（慶應義塾大学 医学部）<br>           
</div>


{{box|text=
= 概要  =
　Nogoは[[wikipedia:JA:脊椎動物|脊椎動物]]の[[中枢神経]]細胞に対して[[軸索]]伸長の阻害効果をもち、[[髄鞘]]（[[ミエリン]]）に含まれる軸索損傷後の再生を阻害する分子であると考えられている。Nogo-Aタンパク質内には2つの軸索伸張阻害作用を有するタンパク質ドメインがあり（Δ20とNogo-66)、軸索伸長阻害のみならず、軸索の先端の[[成長円錐]]を虚脱させる作用を持っている。動物実験によりNogo-Aあるいはその下流の[[シグナル]]を阻害することにより、神経損傷時における神経軸索の再生を促すことが示されてきた。このことから軸索が損傷を受け、その再生ができないことにより、重度の後遺障害が残る[[脊髄損傷]]や[[多発性硬化症]]のような[[脱髄疾患]]における軸索再生治療への期待がかけられている。また、病態時のみならず、脳内の[[学習]]と[[記憶]]のプロセスを強化する過程において重要な役割を果たすことが分かっている。
}}


{{PBB|geneid=57142}}
　Nogoは[http://www.google.co.jp/url?sa=t&rct=j&q=%E8%84%8A%E6%A4%8E%E5%8B%95%E7%89%A9&source=web&cd=1&ved=0CEEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E8%2584%258A%25E6%25A4%258E%25E5%258B%2595%25E7%2589%25A9&ei=FQQpT6r-IYqKiALQs6mnCg&usg=AFQjCNEMyPXU2vKjYUi-j9mp-vbwpyQsDQ&sig2=xrvLW8tBJAIDL6XyHQnVLQ&cad=rja 脊椎動物]の[http://www.google.co.jp/url?sa=t&rct=j&q=%E4%B8%AD%E6%9E%A2%E7%A5%9E%E7%B5%8C&source=web&cd=1&ved=0CEMQFjAA&url=http%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E4%25B8%25AD%25E6%259E%25A2%25E7%25A5%259E%25E7%25B5%258C%25E7%25B3%25BB&ei=KQQpT6jIOsKciAK_zKjFCg&usg=AFQjCNEucNIrcGtiIzEsSSwgWXtf2ZuPRQ&sig2=ofAyMolJHTpXkaybncm6Gw&cad=rja 中枢神経]の[http://kotobank.jp/word/%E8%BB%B8%E7%B4%A2 軸索]伸長の阻害効果をもち、軸索損傷後の再生を阻害する分子であると考えられている。Nogo-A蛋白内には２つの軸索伸張阻害作用を有する[http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%B3%E3%83%91%E3%82%AF%E8%B3%AA%E3%83%89%E3%83%A1%E3%82%A4%E3%83%B3 蛋白ドメイン]があり（Δ20とNogo-66)、軸索伸長阻害のみならず、軸索の先端の[http://www.google.co.jp/url?sa=t&rct=j&q=%E6%88%90%E9%95%B7%E5%86%86%E9%8C%90&source=web&cd=1&ved=0CCkQFjAA&url=http%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E6%2588%2590%25E9%2595%25B7%25E5%2586%2586%25E9%258C%2590&ei=JQUpT9_pG8TUiALgkYDgCg&usg=AFQjCNFBZXVxTHKMsBRC7guZLsTRVXK2Ew&sig2=WTOTaoy2DdkSienrylh4cw&cad=rja 成長円錐]を虚脱させる作用を持っている。動物実験によりNogo-Aあるいはその下流のシグナルを阻害することにより、神経損傷時における神経軸索の再生を促すことが示されてきた。このことから軸索が損傷を受け、その再生ができないことにより重度の後遺障害が残る脊髄損傷や[http://www.google.co.jp/url?sa=t&rct=j&q=%E5%A4%9A%E7%99%BA%E6%80%A7%E7%A1%AC%E5%8C%96%E7%97%87&source=web&cd=1&ved=0CEAQFjAA&url=http%3A%2F%2Fja.wikipedia.org%2Fwiki%2F%25E5%25A4%259A%25E7%2599%25BA%25E6%2580%25A7%25E7%25A1%25AC%25E5%258C%2596%25E7%2597%2587&ei=WgUpT6SiGqThiALw2Pm1Cg&usg=AFQjCNHBe0ifIb3nQo2DTvLeVqqeC157sA&sig2=pAi3Mua1pHqq2MFZ1peNjA&cad=rja 多発性硬化症]のような脱髄疾患における軸索再生治療への期待がかけられている。また、病態時のみならず、脳内の学習と記憶のプロセスを強化する課程において重要な役割を果たすことが分かっている。 <br>


==一次構造とドメイン構造==
= 発見の歴史<br>  =
 
[[Image:Nogo 一次構造.jpg|thumb|right|300px|'''図1 Nogoタンパク質の一次構造''']]


　Nogo-A[[タンパク質]]は、1163アミノ酸で構成されるタンパク質である。Nogoタンパク質の一次構造は、''RTN4''遺伝子によりコードされる二回膜貫通型のタンパク質である（図1）。''RTN4''遺伝子からは、3つのアイソフォームNogo-A,Nogo-B,Nogo-Cが作られる<ref name="ref2"><pubmed> 21045861 </pubmed></ref>。
=== 研究の萌芽　<br> ===


　軸索伸展阻害作用を持つNogo-66はNogo-A,-B,-Cに共通の66個のアミノ酸からなるドメインである。一方、もう一つの軸索伸展阻害作用を持つΔ20ドメインは、Nogo-Aのみが持つことが分かっている。Δ20ドメインが重要と考えているグループとNogo-66が重要と考えているグループに分かれているが、一般的に、Nogoの作用を指すのは、Nogo-66の作用である場合が多い。
　今からおよそ８０年前に、スペインの神経学者Ramon y Cajalが再生阻害の謎を解く重要なヒントを見いだす<ref>Ramon y Cajal, S. Degeneration and regeneration of the nervous system. Hafner, New York, 1928.</ref>。Cajalは、感覚を伝える後根神経という末梢神経の軸索を切断し、その後の軸索の再生を観察した。再生しかけた軸索は、脊髄の中に侵入できず、再生できなかった。その後、Aguayoらは、脊髄の損傷による欠損部を末梢神経の周囲組織をグラフトとして移植することで、このグラフト内を軸索が再生する結果を得た<ref><pubmed> 6171034 </pubmed></ref>。これらにより、神経細胞自体には再生する力があり、神経細胞を取り巻く環境が再生に適していないのではないかと考えられるようになった。<br>　1980年代、更に研究が進展し、ミエリンが神経突起の伸展を抑制することが報告された。そして、Schwabらは、ミエリンの中に再生を阻害している分子が存在していると考え、ミエリンの各フラクションに対する抗体を作成した。In vitroの実験により、IN-1抗体はミエリンの作用を中和し、220 kDaの糖蛋白に結合することが判明した。また、IN-1抗体を脊髄損傷させたラットに投与すると、軸索再生と運動機能の回復が認められた<ref><pubmed> 2300171</pubmed></ref>。これら一連の成果により、軸索再生阻害という概念が実在のものとして信じられるようになった。


　Nogo-Aは二回膜貫通型で、図2で示されるように、アミノ末端部は細胞外に露出していると考えられている。また、アミノ末端側の膜貫通ドメインは二回膜貫通できるのに十分長いと考えられている。　　　
=== Nogoとその受容体の発見<br>  ===


== 発現様式 ==
　Schwabのグループは1999年に、IN-1抗体の認識する蛋白の部分配列を公開した<ref><pubmed> 9668118</pubmed></ref>。このペプチド配列をもとに、長年捜し求めた目的の蛋白がクローニングされ、３つのグループによって同時に報告された<ref><pubmed> 10667796</pubmed></ref><ref><pubmed> 10667797</pubmed></ref><ref><pubmed> 10667780</pubmed></ref>。Nogoと名付けられたこの蛋白はその配列情報から２回膜貫通構造をもっていると考えられ、培養神経細胞に対して突起伸展抑制作用をもっていた。Nogoは選択的スプライシングによって３つの長さの異なる蛋白が作られる。このうち最も長いNogo-Aには再生阻害に働く２つのドメインが存在する。Schwabらはアミノ端のNogoがより重要であると考えているが、Strittmatterらは膜貫通領域に囲まれる６６個のアミノ酸からなるペプチド部分（Nogo-66）の再生抑制作用に注目し研究を進めた。<br>　そして、Nogoの神経細胞上の受容体が同定された。StrittmatterらはNogo-66の受容体Nogo受容体NgRを同定した<ref><pubmed> 11201742</pubmed></ref>。NgR1は細胞内ドメインをもたないGPIアンカー型蛋白であり、Nogo-66に対し高親和性を示すことが分かった。
 
　[http://mouse.brain-map.org/experiment/show/68162204 Nogo(''RTN4'')]遺伝子は成体脳・脊髄の比較的広範な[[希突起膠細胞]]と神経細胞への発現が認められるが、タンパク質の発現は固定方法によって結果が異なるとされ、[[wikipedia:JA:パラホルムアルデヒド|パラホルムアルデヒド]]固定によっては、希突起膠細胞により高い発現があると報告されている<ref name="ref3" />。発生時期には、[[DCX]]陽性の新生神経細胞に比較的限局したタンパク質と遺伝子発現が認められる<ref name="ref3"><pubmed> 11978832  </pubmed></ref><ref><pubmed> 20093372 </pubmed></ref>。 一方、生後および成体脳・脊髄においては主として[[稀突起膠細胞]]そして、神経細胞に発現が認められる<ref name="ref3" />。希突起膠細胞内では、ミエリン自体における発現はなく、細胞体での発現が高い。なお、脳や脊髄への損傷によっては発現の変化は認められない<ref name="ref3" />。


　細胞内では、他の[[reticulon]]ファミリータンパク質と同様に、[[小胞体]]もしくは図2に示されるように細胞表面に発現していると考えられている。また、タンパク質は[[シナプス前部]]・[[シナプス後部|後部]]の両方に発現しており、[[シナプス可塑性]]を担っている可能性が示唆されている<ref><pubmed> 18337405 </pubmed></ref>。
[[Image:Nogo 一次構造.jpg|frame|right|250px|（図１）Nogo蛋白の一次構造]]  


== タンパク質の機能 ==
= 蛋白の一次構造とドメイン  =


[[Image:Nogo signal 400.jpg|thumb|right|300px|'''図2 Nogoとそのシグナル伝達経路''']]
　図１に示されるとおり、Nogo蛋白の一次構造は、''RTN4''遺伝子によりコードされる二回膜貫通型の蛋白である。&nbsp;''RTN4''遺伝子からは、３つのアイソフォームNogo-A,Nogo-B,Nogo-Cが作られる。軸索阻害作用を持つNogo-66はNogo-A,-B,-Cに共通のドメインである。一方、Δ20ドメインは、Nogo-Aのみが持つことが分かっている。<br>


=== 成体神経細胞に対する軸索伸展阻害作用 ===
　二回膜貫通型ではあるが、図２で示されるように、アミノ末端部は、細胞外に露出していると考えられている。<br>


==== ミエリン由来軸索伸展阻害分子の作用とは ====
= 蛋白の機能&nbsp;<br> =


　神経細胞自体には再生する力があり、神経細胞を取り巻く環境が再生に適していないのではないかという仮説が提唱されていた。ミエリンが神経突起の伸展を抑制することが報告されたことから、ミエリンの中に再生を阻害している分子が存在していると考えられた。そして、Schwabらにより、ミエリンの各フラクションに対する抗体が作成され、IN-1抗体が発見された<ref><pubmed> 2300171 </pubmed></ref>。IN-1はミエリンの作用を打ち消し、また、IN-1抗体を脊髄損傷させた[[wikipedia:JA:ラット|ラット]]に投与すると、軸索再生と運動機能の回復が認められることが報告された。その後、3つのグループによりIN-1抗体の認識する[[wikipedia:JA:ペプチド|ペプチド]]配列をもとに、目的のタンパク質が[[wikipedia:JA:クローニング|クローニング]]され、Nogoと名付けられた&nbsp;<ref><pubmed> 10667796 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10667797 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10667780</pubmed></ref>。
=== <span style="font-weight: bold;">成体神経細胞に対する軸索伸展阻害作用</span> ===


==== 受容体と細胞内シグナル ====
==== &nbsp;　受容体と細胞内シグナル ====


　StrittmatterらはNogo-66の[[受容体]]、Nogo受容体NgRを同定した<ref><pubmed> 11201742 </pubmed></ref>。 Nogo受容体は細胞内ドメインをもたないG[[PIアンカー]]型タンパク質であり、Nogo-66に対し高親和性を示す。更に、[[神経栄養因子]]の受容体である[[p75]]受容体がシグナル伝達を担う受容体であることが証明された<ref><pubmed>12011108 </pubmed></ref>。p75とNogo受容体は結合して受容体複合となっている<ref><pubmed> 12422217</pubmed></ref>（図2左側）。細胞内へのシグナルは[[Rho-GDI]]から[[Rho]]が解離されることによって開始される<ref><pubmed> 12692556  </pubmed></ref>。活性化されたRho/[[ROCK]]経路を介して、軸索や成長円錐の[[細胞骨格]]が制御され、軸索伸張阻害や成長円錐虚脱が起こる。　
　Nogo受容体はGPIアンカー型蛋白であり、細胞内ドメインを持っていない。したがってNogo受容体は神経細胞内にシグナルを伝達することができないため、シグナル伝達を担う別の受容体がNogo受容体と共受容体を形成しているのではないかと考えられた。[[Image:Revised Nogo signal.jpg|frame|right|500px|（図２）Nogoのシグナル伝達経路]]<br>　その頃、山下（現大阪大学教授）らは機能の良く分かっていなかった神経栄養因子の受容体であるp75受容体の発生時における役割を明らかにした。p75は、主として末梢神経の軸索伸展を促進していることが報告された<ref>Yamashita, T., Tucker, K.L., Barde, Y.A.: Neuron, 24: 585-593 (1999)</ref>。その後、山下等はこのp75が軸索伸展阻害因子の一つMAG（Myelin Associated Glycoprotein)のシグナルを神経細胞に伝える受容体であることを見い出した<ref>Yamashita, T., Higuchi, H., Tohyama, M.: J. Cell Biol., 157, 565-570 (2002)</ref>。P75を欠失しているマウスの神経細胞はMAGに対する反応性を失ったのである。<br>　次に、p75がMAGのシグナルを伝える受容体であれば、p75とNogo受容体は共受容体を形成し、MAGのみならずNogoとOMgp(Oligodendrocyte Myelin glycoprotein)のシグナルも伝えていることが予測される。その仮説は直ちに検証され、Heらによって正しいことが証明された<ref>Wang, K.C., et al.: Nature, 420, 72-78  (2002)</ref>。こうしてp75は再生阻害のキープレーヤーであると考えられるようになった。<br>　それではp75を介してどのような細胞内シグナルが形成されるのだろうか。　ニューロトロフィンがp75に作用して軸索の伸展を促すメカニズムは、Rhoの不活性化である<ref>Yamashita, T., Tucker, K.L., Barde, Y.A.: Neuron, 24: 585-593 (1999)</ref>。Rhoはアクチン骨格系あるいはチューブリンを制御することによって、細胞の形態形成の鍵となる蛋白である。MAG によりp75を介してRhoが活性化されること、さらに、p75によりRhoとRhoの活性化阻害蛋白であるRho guanine nucleotide dissociation inhibitor(Rho GDI)が解離することでRhoが活性化に導かれる事実が判明した。<br>　しかしながらp75/Nogo受容体のみでは、ある種の細胞ではリガンドで刺激してもRhoが活性化しない。そこでLingo-1が新しいp75/Nogo受容体コンポーネントの仲間入りした。これにより、p75/Nogo受容体/Lingo-1という受容体複合によりRhoが活性化されて、軸索伸展が阻止されるという基本モデルが完成した（図２左側）。<br>  


　だが、p75/Nogo受容体のみでは、ある種の細胞ではNogoで刺激してもRhoが活性化しない。そこで[[Lingo-1]]がp75/Nogo受容体コンポーネントとして重要と報告され、p75/Nogo受容体/Lingo-1という受容体複合によりRhoが活性化されて、軸索伸展が阻止されるという基本モデルが完成した（図2左側）<ref><pubmed> 14966521</pubmed></ref>。
==== Nogoは本当に再生阻害因子か？  ====


　近年、[[paired immunoglobulin-like receptor B]](PirB)が、Nogo-66に対するもう一つの受容体であることが報告された（図2右側）。PirBとNgRの両方を阻害することにより、ミエリンやNogo-66の軸索伸展阻害作用は、ほぼ完全に消失する<ref><pubmed> 18988857  </pubmed></ref>。また最近、このNogo受容体に対する内因性の不活性化因子として、[[LOTUS]]が同定されている<ref><pubmed> 21817055 </pubmed></ref>。
　ここまでの急速な研究の発展により、中枢神経がなぜ再生しないのかという疑問に分子の言葉で答えられるようになったと多くの研究者が考えた。しかしながら、現在は、この単純なモデルの一つ一つが検証され、再検討されてきている。


==== ミエリン由来軸索伸展阻害因子のin vivoにおける作用  ====
　まず、第一の疑問はNogoはin vivoで、再生阻害蛋白として働くのか？という根本的なものであった。それまで、Nogoを阻害するとin vivoで、軸索再生が促進されると言うことは、中和抗体(IN-1)や、阻害ペプチド(NEP1-40)によって証明されていた。そこで、Nogoのノックアウトマウスを３つのグループが独自に作成し、脊髄損傷後の軸索再生を評価した。しかしその結果は食い違っていた。Strittmatterらは、ノックアウトマウスでは再生は促進され、運動機能の回復も良かったと報告した。Tessier-Lavigneらは、再生は認められなかったと断じ、Schwabは軽度の再生線維と芽生え現象を確認した。３つのトップグループがそれぞれ異なった結果を報告した理由は今もって解明されていない。


　当初、IN-1抗体や、NEP1-40という阻害ペプチドを用いて、脊髄損傷[[モデル動物]]の[[軸索再生]]が促進されると報告され、Nogoはin vivoで再生阻害タンパク質として働くと考えられていた。しかし、Nogoのノックアウトマウスを3つのグループが独自に作成し、脊髄損傷後の軸索再生を評価したが、グループ間で結果が異なった<ref><pubmed> 12718854  </pubmed></ref><ref><pubmed> 12718855  </pubmed></ref><ref><pubmed> 12718856  </pubmed></ref>。また、最近になり、主要な再生阻害因子([[MAG]],Nogo,[[OMgp]]）のトリプルノックアウトマウスにおいても脊髄損傷モデルが作成されたが、再生の促進が認められないと報告された<ref><pubmed> 20547125  </pubmed></ref>。これらの結果については様々な議論がなされている。
　さらに、このシグナル伝達経路に関する検証も行われた。Tessier-LavigneのグループはNogo受容体のノックアウトマウスを作成し、その神経細胞を用いて、軸索伸展阻害の実験をin vitroで行った。神経細胞は野生型と同様に、ミエリンのみならずNogo-66によって突起の伸展阻害がおこったのである。これに対して、P75ノックアウトマウスの神経細胞はNogo-66に不応性であることが再度確認された。以上の結果が正しいとすると、p75はミエリン由来因子の受容体であるが、Nogo受容体はそうではないということになる。


=== その他の機能  ===
　更に、Nogo受容体及び、P75ノックアウトマウスを用いて、脊髄損傷後の再生が評価された。しかしながらこれらのマウスで再生は認められなかったのである。従ってNogo受容体,&nbsp;p75受容体にシグナルが集約されるというモデル自体も再検討されるに至った。<br>


Nogoの生理的な機能も解析されている。その中では
=== PirBの発見  ===


*[[Critical period]]の形成に関わり、成体の軸索の再編成を制御し、神経ネットワークの可塑性を制御すること
　これらの結果から、Tessier-Lavigneのグループより、Nogo66に対する別の受容体が報告された。それが、paired immunoglobulin-like receptor B(PirB)である。Atwalらは、Nogo-66に対する受容体をスクリーニングし、NgRと共に、leukocyte immunoglobulin (Ig)-like recep- tor B2 (LILRB2)を発見した。これは、マウスのPirBのオルソログに当たる。これらは、５０％のホモロジーしか共有していないし、PirBは細胞外の免疫グロブリン様ドメインが４つしかないが、Nogo-66のみならず、MAG,OMgpもNgRと同様に結合することが示された。<ref><pubmed> 18988857  </pubmed></ref><br>
*[[胎生期]][[神経前駆細胞]]の[[放射状移動]]を制御すること
*[[βセクレターゼ]]活性の制御による[[APP]]の切断を制御すること


が報告されている。明確な証明はないが、ミエリンや、ミエリン由来の軸索伸展阻害因子は、軸索の余計な芽生えや分枝が起こることを防ぐことにより、適切な神経回路を維持するのに役立っているのではないかという考えが提唱されている<ref name="ref2" />。
　現在PirBの想定されるシグナル伝達機構は、SHPと結合し、その脱リン酸化機構を介してTrkBのシグナルを制御するというものなど、現在報告が増えてきている。


=== ミエリン由来阻害因子の再検証  ===


　ミエリン由来因子はin vivoで再生阻害に働いているのか？これに関しても、最近否定的な結果が得られた。WIlliamらは、主要な再生阻害因子と考えられてきたNogo, MAG,OMgpのトリプルノックアウトマウスを作成して、軸索再生を詳細に脊髄損傷モデルにより検討したところ、全く再生が促進されないことが分かった。このことにより、ミエリン由来あるいは、グリア瘢痕由来の別の再生阻害因子の存在を考えるべきである。我々は、ここに、RGMという分子が重要であることを報告している。


== 参考文献 ==
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<references />
== その他の機能  ==
 
==== <span style="font-weight: bold;">　胎生期神経前駆細胞の放射状移動を制御</span><br>  ====
 
==== 　Critical periodの形成に関わり、成体の軸索の再編成を制御し、神経ネットワークの可塑性を制御<br>  ====
 
==== 　βセクレターゼ活性の制御によるAPPの切断を制御<br>  ====
 
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<references /><br>
 
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2012年2月4日 (土) 09:56時点における版

（読み方）ノゴ　（英）Nogo　同じ　

概要

　Nogoは脊椎動物の中枢神経の軸索伸長の阻害効果をもち、軸索損傷後の再生を阻害する分子であると考えられている。Nogo-A蛋白内には２つの軸索伸張阻害作用を有する蛋白ドメインがあり（Δ20とNogo-66)、軸索伸長阻害のみならず、軸索の先端の成長円錐を虚脱させる作用を持っている。動物実験によりNogo-Aあるいはその下流のシグナルを阻害することにより、神経損傷時における神経軸索の再生を促すことが示されてきた。このことから軸索が損傷を受け、その再生ができないことにより重度の後遺障害が残る脊髄損傷や多発性硬化症のような脱髄疾患における軸索再生治療への期待がかけられている。また、病態時のみならず、脳内の学習と記憶のプロセスを強化する課程において重要な役割を果たすことが分かっている。

発見の歴史

研究の萌芽　

　今からおよそ８０年前に、スペインの神経学者Ramon y Cajalが再生阻害の謎を解く重要なヒントを見いだす[1]。Cajalは、感覚を伝える後根神経という末梢神経の軸索を切断し、その後の軸索の再生を観察した。再生しかけた軸索は、脊髄の中に侵入できず、再生できなかった。その後、Aguayoらは、脊髄の損傷による欠損部を末梢神経の周囲組織をグラフトとして移植することで、このグラフト内を軸索が再生する結果を得た[2]。これらにより、神経細胞自体には再生する力があり、神経細胞を取り巻く環境が再生に適していないのではないかと考えられるようになった。
　1980年代、更に研究が進展し、ミエリンが神経突起の伸展を抑制することが報告された。そして、Schwabらは、ミエリンの中に再生を阻害している分子が存在していると考え、ミエリンの各フラクションに対する抗体を作成した。In vitroの実験により、IN-1抗体はミエリンの作用を中和し、220 kDaの糖蛋白に結合することが判明した。また、IN-1抗体を脊髄損傷させたラットに投与すると、軸索再生と運動機能の回復が認められた[3]。これら一連の成果により、軸索再生阻害という概念が実在のものとして信じられるようになった。

Nogoとその受容体の発見

　Schwabのグループは1999年に、IN-1抗体の認識する蛋白の部分配列を公開した[4]。このペプチド配列をもとに、長年捜し求めた目的の蛋白がクローニングされ、３つのグループによって同時に報告された[5][6][7]。Nogoと名付けられたこの蛋白はその配列情報から２回膜貫通構造をもっていると考えられ、培養神経細胞に対して突起伸展抑制作用をもっていた。Nogoは選択的スプライシングによって３つの長さの異なる蛋白が作られる。このうち最も長いNogo-Aには再生阻害に働く２つのドメインが存在する。Schwabらはアミノ端のNogoがより重要であると考えているが、Strittmatterらは膜貫通領域に囲まれる６６個のアミノ酸からなるペプチド部分（Nogo-66）の再生抑制作用に注目し研究を進めた。
　そして、Nogoの神経細胞上の受容体が同定された。StrittmatterらはNogo-66の受容体Nogo受容体NgRを同定した[8]。NgR1は細胞内ドメインをもたないGPIアンカー型蛋白であり、Nogo-66に対し高親和性を示すことが分かった。

（図１）Nogo蛋白の一次構造

蛋白の一次構造とドメイン

　図１に示されるとおり、Nogo蛋白の一次構造は、RTN4遺伝子によりコードされる二回膜貫通型の蛋白である。 RTN4遺伝子からは、３つのアイソフォームNogo-A,Nogo-B,Nogo-Cが作られる。軸索阻害作用を持つNogo-66はNogo-A,-B,-Cに共通のドメインである。一方、Δ20ドメインは、Nogo-Aのみが持つことが分かっている。

　二回膜貫通型ではあるが、図２で示されるように、アミノ末端部は、細胞外に露出していると考えられている。

蛋白の機能 

成体神経細胞に対する軸索伸展阻害作用

 　受容体と細胞内シグナル

　Nogo受容体はGPIアンカー型蛋白であり、細胞内ドメインを持っていない。したがってNogo受容体は神経細胞内にシグナルを伝達することができないため、シグナル伝達を担う別の受容体がNogo受容体と共受容体を形成しているのではないかと考えられた。

（図２）Nogoのシグナル伝達経路


　その頃、山下（現大阪大学教授）らは機能の良く分かっていなかった神経栄養因子の受容体であるp75受容体の発生時における役割を明らかにした。p75は、主として末梢神経の軸索伸展を促進していることが報告された[9]。その後、山下等はこのp75が軸索伸展阻害因子の一つMAG（Myelin Associated Glycoprotein)のシグナルを神経細胞に伝える受容体であることを見い出した[10]。P75を欠失しているマウスの神経細胞はMAGに対する反応性を失ったのである。
　次に、p75がMAGのシグナルを伝える受容体であれば、p75とNogo受容体は共受容体を形成し、MAGのみならずNogoとOMgp(Oligodendrocyte Myelin glycoprotein)のシグナルも伝えていることが予測される。その仮説は直ちに検証され、Heらによって正しいことが証明された[11]。こうしてp75は再生阻害のキープレーヤーであると考えられるようになった。
　それではp75を介してどのような細胞内シグナルが形成されるのだろうか。　ニューロトロフィンがp75に作用して軸索の伸展を促すメカニズムは、Rhoの不活性化である[12]。Rhoはアクチン骨格系あるいはチューブリンを制御することによって、細胞の形態形成の鍵となる蛋白である。MAG によりp75を介してRhoが活性化されること、さらに、p75によりRhoとRhoの活性化阻害蛋白であるRho guanine nucleotide dissociation inhibitor(Rho GDI)が解離することでRhoが活性化に導かれる事実が判明した。
　しかしながらp75/Nogo受容体のみでは、ある種の細胞ではリガンドで刺激してもRhoが活性化しない。そこでLingo-1が新しいp75/Nogo受容体コンポーネントの仲間入りした。これにより、p75/Nogo受容体/Lingo-1という受容体複合によりRhoが活性化されて、軸索伸展が阻止されるという基本モデルが完成した（図２左側）。

Nogoは本当に再生阻害因子か？

　ここまでの急速な研究の発展により、中枢神経がなぜ再生しないのかという疑問に分子の言葉で答えられるようになったと多くの研究者が考えた。しかしながら、現在は、この単純なモデルの一つ一つが検証され、再検討されてきている。

　まず、第一の疑問はNogoはin vivoで、再生阻害蛋白として働くのか？という根本的なものであった。それまで、Nogoを阻害するとin vivoで、軸索再生が促進されると言うことは、中和抗体(IN-1)や、阻害ペプチド(NEP1-40)によって証明されていた。そこで、Nogoのノックアウトマウスを３つのグループが独自に作成し、脊髄損傷後の軸索再生を評価した。しかしその結果は食い違っていた。Strittmatterらは、ノックアウトマウスでは再生は促進され、運動機能の回復も良かったと報告した。Tessier-Lavigneらは、再生は認められなかったと断じ、Schwabは軽度の再生線維と芽生え現象を確認した。３つのトップグループがそれぞれ異なった結果を報告した理由は今もって解明されていない。

　さらに、このシグナル伝達経路に関する検証も行われた。Tessier-LavigneのグループはNogo受容体のノックアウトマウスを作成し、その神経細胞を用いて、軸索伸展阻害の実験をin vitroで行った。神経細胞は野生型と同様に、ミエリンのみならずNogo-66によって突起の伸展阻害がおこったのである。これに対して、P75ノックアウトマウスの神経細胞はNogo-66に不応性であることが再度確認された。以上の結果が正しいとすると、p75はミエリン由来因子の受容体であるが、Nogo受容体はそうではないということになる。

　更に、Nogo受容体及び、P75ノックアウトマウスを用いて、脊髄損傷後の再生が評価された。しかしながらこれらのマウスで再生は認められなかったのである。従ってNogo受容体, p75受容体にシグナルが集約されるというモデル自体も再検討されるに至った。

PirBの発見

　これらの結果から、Tessier-Lavigneのグループより、Nogo66に対する別の受容体が報告された。それが、paired immunoglobulin-like receptor B(PirB)である。Atwalらは、Nogo-66に対する受容体をスクリーニングし、NgRと共に、leukocyte immunoglobulin (Ig)-like recep- tor B2 (LILRB2)を発見した。これは、マウスのPirBのオルソログに当たる。これらは、５０％のホモロジーしか共有していないし、PirBは細胞外の免疫グロブリン様ドメインが４つしかないが、Nogo-66のみならず、MAG,OMgpもNgRと同様に結合することが示された。[13]

　現在PirBの想定されるシグナル伝達機構は、SHPと結合し、その脱リン酸化機構を介してTrkBのシグナルを制御するというものなど、現在報告が増えてきている。

ミエリン由来阻害因子の再検証

　ミエリン由来因子はin vivoで再生阻害に働いているのか？これに関しても、最近否定的な結果が得られた。WIlliamらは、主要な再生阻害因子と考えられてきたNogo, MAG,OMgpのトリプルノックアウトマウスを作成して、軸索再生を詳細に脊髄損傷モデルにより検討したところ、全く再生が促進されないことが分かった。このことにより、ミエリン由来あるいは、グリア瘢痕由来の別の再生阻害因子の存在を考えるべきである。我々は、ここに、RGMという分子が重要であることを報告している。


その他の機能

　胎生期神経前駆細胞の放射状移動を制御

　Critical periodの形成に関わり、成体の軸索の再編成を制御し、神経ネットワークの可塑性を制御

　βセクレターゼ活性の制御によるAPPの切断を制御




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  2. ↑ David, S., & Aguayo, A.J. (1981).
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  13. ↑ Atwal, J.K., Pinkston-Gosse, J., Syken, J., Stawicki, S., Wu, Y., Shatz, C., & Tessier-Lavigne, M. (2008).
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