「Gastrulation brain homeoboxファミリー」の版間の差分

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== 構造==

　~~脊椎動物Gbx2は340–348アミノ酸からなるタンパク質であり、種間ではアミノ酸配列全長で65–72~~%~~の相同性を示す。一方、Gbx1については313–418アミノ酸から構成され、種間では全長で60–73~~%~~の一致が見られる。Gbx2内には、種間で特に保存性の高い4つの保存配列領域（CD1~~, ~~CD2、ホメオドメイン、CD3）が存在する（~~'''図1A'''）<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>。''Gbx''タンパク質のホメオドメインは、''Antp''クラスの中で''EHGbox''グループ<ref name=Pollard2000><pubmed>10996074</pubmed></ref>~~またはExtended Hoxグループに分類される~~<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref>。Gbx2およびGbx1のホメオドメインは、それぞれ脊椎動物種間でほぼ完全に保存されており、両者の間でも96%が一致する。さらにGbx2のホメオドメインとショウジョウバエGbx（''Unplugged''；以下''Unpg''）の間でもやはり高い相同性が見られる（92%）（'''図1B'''）。

　脊椎動物Gbx2は340–348アミノ酸からなる。種間では65–72%の相同性を示す。一方、Gbx1は313–418アミノ酸からなり、種間では全長で60–73%の一致が見られる。Gbx2内には、特に保存性の高い4つの領域（CD1, CD2、[[ホメオドメイン]]、CD3）が存在する（'''図1A'''）<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>。''Gbx''タンパク質のホメオドメインは、''Antp''クラスの中で''[[EHGbox]]''グループ<ref name=Pollard2000><pubmed>10996074</pubmed></ref>または[[Extended Hoxグループ]]に分類される<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref>。Gbx2およびGbx1のホメオドメインは、それぞれ脊椎動物種間でほぼ完全に保存されており、両者の間でも96%が一致する。さらにGbx2のホメオドメインとショウジョウバエGbx（''Unplugged''；以下''Unpg''）の間でもやはり高い相同性が見られる（92%）（'''図1B'''）。

　~~N末側領域に位置するCD1配列についてはNCR配列がGbx1でも保存されている~~<ref name=Nakayama2013><pubmed>23933069</pubmed></ref>（'''図1C'''~~）。NCR内には、転写抑制活性をもつとされるEh1様配列~~<ref name=Heimbucher2007><pubmed>17060451</pubmed></ref>に加え、Gbx2においては転写活性化能を持つとされるProline-rich（Pro-rich）配列<ref name=Mermod1989><pubmed>2504497</pubmed></ref>が含まれており<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>、さらにPro-rich様配列がGbx1とGbx2の両者で認められる。明確なCD2相同配列はGbx1では見られないが、CD3配列はGbx1のC末端領域と比較的高い相同性を示し、''Unpg''でも部分的に保存されている（'''図1D'''）。以上より、Gbx1、''Unpg''のいずれも分子的機能についてGbx2とは共通性があるとともに違いも予想される。なお、ゼブラフィッシュ胚での強制発現実験では、Gbx1とGbx2は同等の前方脳形成抑制効果を示しており<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>、両者の機能は少なくとも初期脊椎動物胚では類似していると考えられる。

　N末側領域に位置するCD1配列については非保存領域配列がGbx1でも保存されている<ref name=Nakayama2013><pubmed>23933069</pubmed></ref>（'''図1C'''）。非保存領域内には、[[転写]]抑制活性をもつとされる[[Eh1様配列]]<ref name=Heimbucher2007><pubmed>17060451</pubmed></ref>に加え、Gbx2においては転写活性化能を持つとされるProline-rich（Pro-rich）配列<ref name=Mermod1989><pubmed>2504497</pubmed></ref>が含まれており<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>、さらにPro-rich様配列がGbx1とGbx2の両者で認められる。明確なCD2相同配列はGbx1では見られないが、CD3配列はGbx1のC末端領域と比較的高い相同性を示し、''Unpg''でも部分的に保存されている（'''図1D'''）。以上より、Gbx1、''Unpg''のいずれも分子的機能についてGbx2とは共通性があるとともに違いも予想される。なお、ゼブラフィッシュ胚での[[強制発現]]実験では、Gbx1とGbx2は同等の前方脳形成抑制効果を示しており<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>、両者の機能は少なくとも初期脊椎動物胚では類似していると考えられる。

[[ファイル:Yamasu Gbx family Fig2.jpg|サムネイル|'''図2．峡部オーガナイザーの形成に関わる遺伝子カスケード'''<br>主としてマウス、ニワトリ、ゼブラフィッシュでの研究から推定された。原腸形成期ではたらくGbxは四足類ではGbx2、ゼブラフィッシュではgbx1と考えられる。出典は本文参照。ただし、1–3のゼブラフィッシュ遺伝子については文献<ref name=Belting2001><pubmed> 11684654 </pubmed></ref><ref name=Burgess2002><pubmed>11861474</pubmed></ref><ref name=Tallafuß2001><pubmed>11641225</pubmed></ref><ref name=Dworkin2012><pubmed>22223680</pubmed></ref>。]]

[[ファイル:Yamasu Gbx family Fig3.jpg|サムネイル|'''図3．DDCモデルによって説明される脊椎動物のGbx遺伝子の転写制御機構の分子進化（仮説）'''<br>祖先Gbx遺伝子は、少なくとも3種の独立したエンハンサーによって制御されている。第1のエンハンサーは原腸形成期において後方神経板での転写を活性化し（長方形）、第2のエンハンサーは原腸形成終了後において後脳前端での発現を誘導し（円）、第3のエンハンサーはr1を除く後脳などGbx1特有の発現を制御する（楕円）。推定エンハンサーの位置は任意に示している。脊椎動物の進化初期での遺伝子重複後、四足類の場合、初期神経板後方エンハンサーと後期後脳エンハンサーはGbx1で消失したが、Gbx2では保持された。一方、真骨魚系統のgbx1およびgbx2では相補的な形で保持されている。四足類のGbx1がゲノムから排除されなかったのは、第3エンハンサーによって発現が駆動される領域において、この遺伝子が不可欠な役割を果たしているためと考えられる。結果的に、共通祖先でのGbxの発現は、無脊椎動物、脊椎動物各々について、Gbx1、Gbx2のいずれかが担うことになり、2種のGbxの間で機能的なシャッフリングが起きたと推定される。]]

==発現 ==

　初期に報告された個体レベルでの発現について概説する('''表2''')。胚領域ごとの詳細は「個体機能」の項に譲る（発生段階の表記については'''表2'''の注２参照）。

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 == 構造==
-　脊椎動物Gbx2は340–348アミノ酸からなるタンパク質であり、種間ではアミノ酸配列全長で65–72%の相同性を示す。一方、Gbx1については313–418アミノ酸から構成され、種間では全長で60–73%の一致が見られる。Gbx2内には、種間で特に保存性の高い4つの保存配列領域（CD1, CD2、ホメオドメイン、CD3）が存在する（'''図1A'''）<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>。''Gbx''タンパク質のホメオドメインは、''Antp''クラスの中で''EHGbox''グループ<ref name=Pollard2000><pubmed>10996074</pubmed></ref>またはExtended Hoxグループに分類される<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref>。Gbx2およびGbx1のホメオドメインは、それぞれ脊椎動物種間でほぼ完全に保存されており、両者の間でも96%が一致する。さらにGbx2のホメオドメインとショウジョウバエGbx（''Unplugged''；以下''Unpg''）の間でもやはり高い相同性が見られる（92%）（'''図1B'''）。
+　脊椎動物Gbx2は340–348アミノ酸からなる。種間では65–72%の相同性を示す。一方、Gbx1は313–418アミノ酸からなり、種間では全長で60–73%の一致が見られる。Gbx2内には、特に保存性の高い4つの領域（CD1, CD2、[[ホメオドメイン]]、CD3）が存在する（'''図1A'''）<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>。''Gbx''タンパク質のホメオドメインは、''Antp''クラスの中で''[[EHGbox]]''グループ<ref name=Pollard2000><pubmed>10996074</pubmed></ref>または[[Extended Hoxグループ]]に分類される<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref>。Gbx2およびGbx1のホメオドメインは、それぞれ脊椎動物種間でほぼ完全に保存されており、両者の間でも96%が一致する。さらにGbx2のホメオドメインとショウジョウバエGbx（''Unplugged''；以下''Unpg''）の間でもやはり高い相同性が見られる（92%）（'''図1B'''）。
-　N末側領域に位置するCD1配列についてはNCR配列がGbx1でも保存されている<ref name=Nakayama2013><pubmed>23933069</pubmed></ref>（'''図1C'''）。NCR内には、転写抑制活性をもつとされるEh1様配列<ref name=Heimbucher2007><pubmed>17060451</pubmed></ref>に加え、Gbx2においては転写活性化能を持つとされるProline-rich（Pro-rich）配列<ref name=Mermod1989><pubmed>2504497</pubmed></ref>が含まれており<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>、さらにPro-rich様配列がGbx1とGbx2の両者で認められる。明確なCD2相同配列はGbx1では見られないが、CD3配列はGbx1のC末端領域と比較的高い相同性を示し、''Unpg''でも部分的に保存されている（'''図1D'''）。以上より、Gbx1、''Unpg''のいずれも分子的機能についてGbx2とは共通性があるとともに違いも予想される。なお、ゼブラフィッシュ胚での強制発現実験では、Gbx1とGbx2は同等の前方脳形成抑制効果を示しており<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>、両者の機能は少なくとも初期脊椎動物胚では類似していると考えられる。
+　N末側領域に位置するCD1配列については非保存領域配列がGbx1でも保存されている<ref name=Nakayama2013><pubmed>23933069</pubmed></ref>（'''図1C'''）。非保存領域内には、[[転写]]抑制活性をもつとされる[[Eh1様配列]]<ref name=Heimbucher2007><pubmed>17060451</pubmed></ref>に加え、Gbx2においては転写活性化能を持つとされるProline-rich（Pro-rich）配列<ref name=Mermod1989><pubmed>2504497</pubmed></ref>が含まれており<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>、さらにPro-rich様配列がGbx1とGbx2の両者で認められる。明確なCD2相同配列はGbx1では見られないが、CD3配列はGbx1のC末端領域と比較的高い相同性を示し、''Unpg''でも部分的に保存されている（'''図1D'''）。以上より、Gbx1、''Unpg''のいずれも分子的機能についてGbx2とは共通性があるとともに違いも予想される。なお、ゼブラフィッシュ胚での[[強制発現]]実験では、Gbx1とGbx2は同等の前方脳形成抑制効果を示しており<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref>、両者の機能は少なくとも初期脊椎動物胚では類似していると考えられる。
 [[ファイル:Yamasu Gbx family Fig2.jpg|サムネイル|'''図2．峡部オーガナイザーの形成に関わる遺伝子カスケード'''<br>主としてマウス、ニワトリ、ゼブラフィッシュでの研究から推定された。原腸形成期ではたらくGbxは四足類ではGbx2、ゼブラフィッシュではgbx1と考えられる。出典は本文参照。ただし、1–3のゼブラフィッシュ遺伝子については文献<ref name=Belting2001><pubmed> 11684654 </pubmed></ref><ref name=Burgess2002><pubmed>11861474</pubmed></ref><ref name=Tallafuß2001><pubmed>11641225</pubmed></ref><ref name=Dworkin2012><pubmed>22223680</pubmed></ref>。]]
 [[ファイル:Yamasu Gbx family Fig3.jpg|サムネイル|'''図3．DDCモデルによって説明される脊椎動物のGbx遺伝子の転写制御機構の分子進化（仮説）'''<br>祖先Gbx遺伝子は、少なくとも3種の独立したエンハンサーによって制御されている。第1のエンハンサーは原腸形成期において後方神経板での転写を活性化し（長方形）、第2のエンハンサーは原腸形成終了後において後脳前端での発現を誘導し（円）、第3のエンハンサーはr1を除く後脳などGbx1特有の発現を制御する （楕円）。推定エンハンサーの位置は任意に示している。脊椎動物の進化初期での遺伝子重複後、四足類の場合、初期神経板後方エンハンサーと後期後脳エンハンサーはGbx1で消失したが、Gbx2では保持された。一方、真骨魚系統のgbx1およびgbx2では相補的な形で保持されている。 四足類のGbx1がゲノムから排除されなかったのは、第3エンハンサーによって発現が駆動される領域において、この遺伝子が不可欠な役割を果たしているためと考えられる。結果的に、共通祖先でのGbxの発現は、無脊椎動物、脊椎動物各々について、Gbx1、Gbx2のいずれかが担うことになり、2種のGbxの間で機能的なシャッフリングが起きたと推定される。]]
 ==発現 ==
 　初期に報告された個体レベルでの発現について概説する('''表2''')。胚領域ごとの詳細は「個体機能」の項に譲る（発生段階の表記については'''表2'''の注２参照）。