「Dab1」の版間の差分

　Dab1は[[wikipedia:ja:中枢神経系|中枢神経系]]において[[wikipedia:ja:神経細胞|神経細胞]]の正常な移動・配置に必須の細胞内シグナル伝達分子で、神経細胞の[[wikipedia:ja: 樹状突起|樹状突起]]の発達等にも関与していると考えられている<ref><pubmed>16512359</pubmed></ref><ref name="honda"><pubmed>21253854</pubmed></ref>。''dab1''遺伝子の欠損は層構造を形成する[[wikipedia:ja:大脳新皮質|大脳新皮質]]、[[海馬]]、[[wikipedia:ja:小脳|小脳]]、あるいは核構造を形成する[[wikipedia:ja:脳幹|脳幹]]、[[wikipedia:ja:脊髄|脊髄]]等の神経細胞の配置に異常を引き起こす。同様な表現型は、[[wikipedia:Reeler|''reeler'']]と呼ばれる[[wikipedia:ja:リーリン|''reelin'']]遺伝子に変異のある[[wikipedia:ja:ハツカネズミ|マウス]]で報告があり、ReelinはDab1のチロシンリン酸化を引き起こすことから、強い関連性が示された。その後、[[wikipedia:Low density lipoprotein receptor-related protein 8|''Low density lipoprotein receptor-related protein 8'' (''apoER2'')]]と[[wikipedia:VLDL receptor|''very-low-density-lipoprotein receptor'' (''vldlr'')]]のダブル[[wikipedia:ja:ノックアウトマウス|ノックアウトマウス]]でも同じ異常が起ることがセレンディピタスに報告され、ApoER2とVLDLRはReelinレセプターであることが明らかになった。また、ApoER2とVLDLRの細胞内ドメインにDab1が結合すること等から、細胞外のReelinがApoER2/VLDLRにより受容され、Dab1が細胞内でシグナルを伝達していることが示唆された。また、Reelin刺激によって[[wikipedia:ja:リン酸化|リン酸化]]を受けるDab1の[[wikipedia:ja:チロシン|チロシン]]５カ所を[[wikipedia:ja:フェニルアラニン|フェニルアラニン]]に変異させたマウスでは、''dab1''遺伝子の変異と同じ神経細胞の配置異常が引き起こされることから、Dab1のチロシンリン酸化はシグナル伝達に必須であることが示されている。チロシンリン酸化されたDab1により活性化される経路が調べられ、中でも[[wikipedia:CRK (gene)|Crk]]/[[wikipedia:CRKL|CrkL]]-[[wikipedia:RAPGEF1|C3G]]-[[wikipedia:Rap1|Rap1]]経路が、[[カドヘリン|N-cadherin]]や[[wikipedia:Integrin|Integrin]] <span class="texhtml">α</span>5<span class="texhtml">β</span>1の制御を行うことで神経細胞の移動調節を行っている可能性が示唆されている。  

　1997年、[[wikipedia:Tyrosine kinase|チロシンキナーゼ]][[wikipedia:Src|Src]]に結合するタンパク質が探索され、当時未知のタンパク質であった、Disabled 1 (Dab1)（[[wikipedia:ja:ショウジョウバエ|ショウジョウバエ]]で同定されていた''disabled-1''遺伝子と相同性があった為命名）が同定された<ref name="ref1"><pubmed>9009273</pubmed></ref>。Dab1は N末端領域に[[wikipedia:Phosphotyrosine-binding domain|Phosphotyrosine-binding domain (PTB)ドメイン]]を持つアダプタータンパク質で、Srcによりリン酸化されることが明らかになった<ref name="ref1" />。''dab1''ノックアウトマウスが作成された所、大脳新皮質、海馬、小脳において神経細胞の配置異常が観察された<ref><pubmed>9338785</pubmed></ref>。この表現型は1951年に報告され、その原因遺伝子''reelin''が1995年に明らかにされた、リーラー（''reeler''）マウスの表現型（リーラーフェノタイプ）<ref>'''Two new mutants trembler and reeler, with neurological actionss in the house mouse'''<br>J. Genet..: 1951, 51, 192-201[http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02996215 論文掲載サイト]</ref>と酷似していた。さらに、リーラーフェノタイプ示すことが知られていた[[wikipedia:Yotari|''yotari''マウス]]と[[wikipedia:Scrambler|''scrambler''マウス]]の原因遺伝子が''dab1''であることが明らかになり<ref><pubmed>9338784</pubmed></ref>、Dab1とReelinとの関連性が示唆された。実際、''reeler''マウスでは、（１）''dab1''のmRNA量は変化しないが、タンパク質量が上昇していること、<ref name="rice"><pubmed>9716537</pubmed></ref>、（２）Reelinは脳表層に分布するカハールレチウス細胞に主に発現が観察されるが、Dab1はそれに隣接する神経細胞に発現が観察され、相補的な発現パターンになっていること<ref name="rice" />、（３）Reelin刺激によりDab1のチロシンリン酸化が観察されること<ref><pubmed>10090720</pubmed></ref>等から、Dab1は細胞内でReelinシグナルを伝達する役割を果たしているのではないかと推測された。  

　2003年以降、チロシンリン酸化されたDab1に結合する様々なタンパク質が報告され、現在までに[[wikipedia:ja:PI3キナーゼ|Phosphoinositide 3-kinase (PI3K)]]<ref><pubmed>12882964</pubmed></ref>、[[wikipedia:SOCS3|SOCS3]]<ref><pubmed>17974915</pubmed></ref>、[[wikipedia:NCK2|Nck<math>\beta</math>]]<ref><pubmed>14517291</pubmed></ref>、[[wikipedia:PAFAH1B1|Lis1]]<ref><pubmed>14578885</pubmed></ref>、[[wikipedia:Src family kinase|Src family kinase]]<ref name="ref1" /><ref><pubmed>18981215</pubmed></ref>、Crkファミリータンパク質（Crk、CrkL）<ref name="crk"><pubmed>15062102</pubmed></ref><ref><pubmed>15316068</pubmed></ref><ref><pubmed>15110774</pubmed></ref>がDab1のチロシンリン酸化依存的に結合することが報告されている。このうち''crk''と''crkl''ダブルノックアウトマウス<ref name="crk"><pubmed>19074029</pubmed></ref>、''c3g''の[[wikipedia:ja:ジーントラップ法|ジーントラップ]]系統マウス<ref name="c3g"><pubmed>18506028</pubmed></ref>、及び''src''と[[wikipedia:FYN|''fyn'']]のダブルノックアウトマウス<ref><pubmed>16162939</pubmed></ref>においてはリーラーフェノタイプ様の異常が生じることが報告されている。  

　2004年には、''dab1''欠損マウスの[[wikipedia:Dentate gyrus|海馬歯状回]]の[[wikipedia:Granule cell|顆粒細胞]]の樹状突起が野生型に比べて突起の数が減少していること<ref name="Niu"><pubmed>14715136</pubmed></ref>、''dab1''欠損マウス由来の海馬神経細胞を培養した場合でも、樹状突起が短くなり、枝分かれの数も減少すること<ref name="Niu" />が報告された。また、2006年、''dab1''のノックダウン実験により、神経細胞の樹状突起形成が阻害されること<ref name="dab1KD"><pubmed>16467525</pubmed></ref>、生後、時期特異的に''dab1''にノックアウトした場合、海馬の樹状突起形成が阻害される<ref name="matsuki"><pubmed>18477607</pubmed></ref>ことが、報告され、Dab1は神経細胞の移動過程以外にも、樹状突起の発達にも関与することが示唆された。

　2011年以降には、これまでの観察で培養神経細胞のReelin刺激が、Dab1のリン酸化を介してCrk-C3G-Rap1パスウェイを活性化すること<ref name="crc"><pubmed>21315259</pubmed></ref>が報告されていた為、Rap1のエフェクター分子が調べられた。その結果、Reelin-Dab1シグナルはN-cadherinを介して神経細胞の[[神経細胞移動|ロコモーション]]と呼ばれる移動過程<ref name="ncad1"><pubmed>1315259</pubmed></ref><ref name="ncad2"><pubmed>21516100</pubmed></ref>を、Integrin <span class="texhtml">α</span>5<span class="texhtml">β</span>1を介して[[神経細胞移動|ターミナルトランスロケーション]]と呼ばれる移動過程に関与している<ref name="sekine2"><pubmed>23083738</pubmed></ref>可能性が示唆された。  

　Dab1(p80)はN末端側にPTBドメイン、続く領域にチロシンリン酸化部位を持つ細胞内タンパク質である（図1）。PTBドメインは、細胞内ドメインにNPxYモチーフを持つ膜タンパク質と結合する。これまでに、ApoER2<ref name="ref2" />、VLDLR<ref name="ref2" />、マウス[[wikipedia:PCDH18|Pcdh18]]<ref name="ref1" />（Pcdh18の場合はNPTS配列を持つ）、[[wikipedia:Amyloid precursor protein|Amyloid precursor protein (APP)]]<ref name="ref2" />、[[wikipedia:APLP1|Amyloid-like protein 1 (APLP1)]]<ref name="ref2" />、 [[wikipedia:APLP2|Amyloid-like protein 2 (APLP2)]]<ref><pubmed>11716507</pubmed></ref>との結合が報告されている。これらの結合にはNPxYモチーフのチロシン残基のリン酸化は必要としない。PTBドメインには[[wikipedia:Pleckstrin homology domain|plekstrin homology (PH)ドメイン]]様構造が含まれており、リン脂質（[[wikipedia:Phosphatidylinositol 4-phosphate|Phosphatidylinositol 4-phosphate]]と[[wikipedia:Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate|Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate]]）に結合することが出来る<ref name="app"><pubmed>10373567</pubmed></ref>。また、PTBドメインのN末端側には[[wikipedia:Nuclear localization sequence|核移行シグナル(Nuclear localization Signal: NLS)]]、PTBドメインのC末端側に二つの[[wikipedia:Nuclear export signal|核外移行シグナル(Nuclear Export Signal: NES)]]を持っており、核と細胞質間を移行する能力を有している<ref name="app"><pubmed>10460257</pubmed></ref>。PTBドメインのC末端側、分子の中程にチロシンリン酸化を受ける部位が５カ所（Y185、Y198、Y200、Y220、Y232）同定されており<ref name="app" />、このうちの４つがシグナルの伝達に重要な役割を果たしている事が明らかにされている<ref name="app" /><ref><pubmed>17062576</pubmed></ref>。４つのチロシンリン酸化サイトは配列の相同性からYQXI配列を持つ２つ(Y185、Y198）とYXVP配列を持つ二つ（Y220、Y232）に分けられる。 神経細胞の移動に関しては、YQXI配列を持つY185とY198の間、およびYXVP配列を持つY220とY232の間で機能に冗長性を持つ。一方、両方の[[wikipedia:ja:対立遺伝子|対立遺伝子]]にY185・Y198変異を持つマウスと、Y220・Y232に変異を持つマウスではそれぞれリーラーフェノタイプを示す。しかしながら、片方の対立遺伝子でY185・Y198に変異を持ち、もう一方の対立遺伝子でY220・Y232に変異を持つ変異マウスではリーラーフェノタイプを示さないことから、Y185・Y198とY220・Y232はそれぞれ独立の機能を持ち、さらに相互依存する関係であることが示されている<ref name="5F" />。Y200の生理的役割は不明である。  

　''dab1''欠損マウスでは神経細胞は正常に産生されるが、神経細胞はプレプレートの間に入ることが出来ず、プレプレートスプリッティングが起らない。その為辺縁帯が存在しない。後続の神経細胞は正常に移動出来ずに、脳表面から脳室方向に積み重なって行き、“アウトサイドイン”と呼ばれる異常な組織構築を行うようになり、大体の層構造が逆転する異常が観察される。異常な構造中には、[[インターナルプレキシフォームゾーン（internal plexiform zone）]]と呼ばれる細胞密度の低い領域が散在し、この部分に[[視床]]から[[サブプレート]]に投射する[[軸索]]が走行し、また、神経細胞からは樹状突起がこの領域に向かい展開される傾向がある。

　''dab1''欠損により引き起こされるこれらの神経細胞の移動障害が、''dab1''が欠損した細胞自身の障害によるものなのか、あるいは、''dab1''を欠損した周囲の細胞によって引き起こされた二次的な原因によるものなのか、あるいは両方なのか、Dab1の機能を解明する上で焦点となった。この問題を解決するため、野生型dab1を発現する細胞と''dab1''を欠損した細胞の[[wikipedia:Chimera (genetics)|キメラマウス]]が作成された<ref><pubmed>11698592</pubmed></ref>。その結果、野生型の''dab1を''発現する細胞群が''dab1''を欠損した細胞群の上に配置されるような大脳新皮質（スーパーコルテックス）が形成される一方、少数の野生型細胞が''dab1''欠損細胞群中に取り込まれることが示された。この結果より、''dab1''欠損による細胞の移動障害は主には細胞内因性の障害によって引き起こされているが、一部は周囲の細胞の障害にも影響されていることが示唆された。また、''dab1''を欠損した''scrambler''マウスや''yotari''マウスに''dab1''をレトロウイルスや''in utero'' [[wikipedia:ja:電気穿孔法|エレクトロポレーション法]]により導入し、''dab1''の発現をレスキューした場合においても、''dab1''を導入された神経細胞は''dab1''を欠損した神経細胞を追い越して脳表層まで到達し'''<ref name="sanada"><pubmed>15091337</pubmed></ref><ref name="morimura"><pubmed>19796633</pubmed></ref>'''、プレプレートスプリッティングも引き起こす'''<ref name="morimura" />'''ことから、''dab1''欠損による移動障害が主には細胞内在性に引き起こされていることが示唆されている。  

　では、''dab1''の欠損により、何が一次的に障害されているのか？、この問題を解明する為に、周囲の細胞が正常な環境下で、一部の神経細胞でのみDab1の機能を阻害し、''dab1''の欠損によりどんな移動障害が引き起こされるのかが詳細に観察された。大脳新皮質の神経細胞は誕生時期の違いにより、異なる移動過程を経ることが知られている<ref><pubmed>20182622</pubmed></ref>。早生まれの神経細胞は脳室帯で誕生した後、もともと脳の表層にアンカリングしてあった突起を用いて細胞体を引き上げる、ソーマルトランスロケーション（somal translocation）と呼ばれる形式で、移動する<ref><pubmed>11567613</pubmed></ref>。一方、遅生まれの神経細胞は脳室帯で誕生した後、[[脳室下帯（subventricular zone:SVZ)]]の直上で[[多極性の形態（多極性細胞）]]をとり、突起を出したり縮めたりしながら多極性移動（[[Multipolar migration]]）と呼ばれる移動を行い、その後、紡錘形の形態にトランスフォームして脳表面にロコモーション(locomotion)と呼ばれる方式で移動する<ref><pubmed>14602813</pubmed></ref>。さらに、脳表面付近では神経細胞の進行方向に長く伸びた[[先導突起（leading process）]]と呼ばれる突起を辺縁帯（marginal zone）付近まで伸ばし、核を引き上げる様に移動するターミナルトランスロケーションと呼ばれる移動様式により移動を行う。''in utero''エレクトロポレーションによって''dab1''のノックダウンが行われた結果、神経細胞は脳の表層近くまで移動するが、移動の最終過程であるターミナルトランスロケーションが障害されていることが示された<ref name="dab1KD" /><ref name="sekine1"><pubmed>21697392</pubmed></ref>。さらに、Dab1依存的に神経細胞がターミナルトランスロケーションを行う部位は、発達した神経細胞のマーカーであるNeuNが陰性の原始皮質帯 (primitive cortical zone:PCZ) に相当する部分であることが示されている<ref name="sekine1" />。また、''dab1''のコンディショナルノックアウトマウスを用い、''in utero''エレクトロポレーションにより一部の細胞でdab1をノックアウトした実験では、早生まれの細胞ではソーマルトランスロケーションが阻害され、遅生まれの細胞ではターミナルトランスロケーションが阻害されていることが示された<ref name="ncad2" />。一方、これらの実験では樹状突起形成にも異常が生じる結果が報告されているが、ターミナルトランスロケーションも阻害されていることから、これらの実験での樹状突起形成の発達障害は二次的な影響との可能性も考えられる。しかしながら、海馬において生後3日に時期特異的に''dab1''をノックアウトした場合に、樹状突起形成に異常が生じること<ref name="matsuki" />、''dab1''ノックアウトマウスから得られた神経細胞を培養した場合にも樹状突起の形成に障害が生じること<ref name="Niu" />等から、dab1には樹状突起形成を促進する働きがあることが示唆されている。  

<br> 　Dab1が神経細胞移動を制御する分子メカニズムについてはチロシンリン酸化Dab1に結合する分子を中心に解析が進められて来ている。特に''crk''と''crkl''のダブルノックアウトマウス<ref name="crk" />と''c3g''のジーントラップ系統マウス<ref name="c3g" />でリーラーフェノタイプが観察されることから、その下流分子としてRap1が注目された。　Rap1はRasスーパーファミリーに属する低分子量Gタンパク質で、CadherinやIntegrinを介して細胞接着を制御する重要な分子であり、Reelinにより活性化されることが以前に報告されている<ref name="crk" />。最近の報告により、Reelin-Dab1シグナルはCrk-C3G-Rap1経路を介して、ロコモーションの過程ではN-cadhrinを制御し<ref name="ncad1" /><ref name="ncad2" />、ターミナルトランスロケーションの過程ではIntegrin <span class="texhtml">α</span>5<span class="texhtml">β</span>1を介して神経細胞の移動過程をコントロールしていること<ref name="sekine2" />が示唆されている。Integrinを介した神経細胞移動に関しては、Integrin <span class="texhtml">α</span>3の関与も指摘されている<ref name="sanada" />。しかしながら、N-cadhelinを''reeler''マウスに導入するのみでは、神経細胞の移動がレスキューされないこと<ref name="ncad1" />、また、Integrin <span class="texhtml">β</span>1のノックアウトマウスやコンディショナルノックアウトマウスではリーラーフェノタイプにはならない<ref><pubmed>11516395</pubmed></ref><ref><pubmed>18077697</pubmed></ref>ことから、これらの働きは部分的である可能性が示唆されている。