「NCAM」の版間の差分

2,484 バイト追加 、 2016年9月14日 (水)
編集の要約なし
編集の要約なし
編集の要約なし
16行目: 16行目:


==構造==
==構造==
[[image:ncam1.jpg|thumb|350px|'''図1.図のタイトルと説明をお願いいたします''']]
[[image:ncam1.jpg|thumb|350px|'''図1.NCAMの構造とNCAMに結合する分子'''<br>細胞外領域には免疫グロブリンC2サブセットが5つ、フィブロネクチンタイプIII様領域(ただしRGD配列はない)が2つある。分子量140、180 kDaのアイソフォームでは細胎内領域があるが、120 kDa分子のC末端は細胞膜表面のグリコシルフォスファチジルイノシトール(GPI)と結合している。ホモフィリックな結合には3番目のC2領域が関与している。4番目のC2領域とフィブロネクチンタイプIII様領域には、それぞれVASE(varjable alternatively spliced exon)、MSD(muscle specific domain)などの配列が挿入される。発連中の組織では、5番目のC2領域が多量のポリシアル酸(PSA)によって修飾されている。140/180 kDa分子の細胎内領域は、スペクトリンと直接結合している。また、チューブリンとは、キネシン1、MAP1Aなどを介して結合している。]]
[[image:ncam2.jpg|thumb|350px|'''図2.図のタイトルと説明をお願いいたします''']]
<u>編集部コメント:図のタイトルと説明をお願いいたします</u>)


 NCAMの細胞外領域は、5つの免疫グロブリンC2サブセットと2つの[[フィブロネクチン]]タイプIII様領域(RGD配列はない)からなっている(図1)<ref name=ref20><pubmed>1623208</pubmed></ref>。
 NCAMの細胞外領域は、5つの免疫グロブリンC2サブセットと2つの[[フィブロネクチン]]タイプIII様領域(RGD配列はない)からなっている(図1)<ref name=ref20><pubmed>1623208</pubmed></ref>。
26行目: 24行目:
 5番目のC2ドメインには、[[N-グルコシド結合]]により、2カ所で[[ポリシアル酸]](2-8-linked ''N''-acetylneuraminic acid, PSA)が結合している<ref name=ref24><pubmed>9384537</pubmed></ref> <ref name=ref43><pubmed>18059411</pubmed></ref> <ref name=ref46><pubmed>24692354</pubmed></ref>。ポリシアル化されたNCAMはPSA-NCAMと呼ばれる。NCAMをポリシアル化する酵素としては、2つの[[α-2,8シアル酸転移酵素]][[α-2,8 syalyltransferase]](ST8)が知られていて、それぞれ[[ST8SiaII]](STX)・[[ST8SiaIV]](PST-1)と呼ばれている<ref name=ref46 />。
 5番目のC2ドメインには、[[N-グルコシド結合]]により、2カ所で[[ポリシアル酸]](2-8-linked ''N''-acetylneuraminic acid, PSA)が結合している<ref name=ref24><pubmed>9384537</pubmed></ref> <ref name=ref43><pubmed>18059411</pubmed></ref> <ref name=ref46><pubmed>24692354</pubmed></ref>。ポリシアル化されたNCAMはPSA-NCAMと呼ばれる。NCAMをポリシアル化する酵素としては、2つの[[α-2,8シアル酸転移酵素]][[α-2,8 syalyltransferase]](ST8)が知られていて、それぞれ[[ST8SiaII]](STX)・[[ST8SiaIV]](PST-1)と呼ばれている<ref name=ref46 />。


 140/180 kDa-NCAM の3番目のC2領域には、HNK-1/L2エピトープが存在する。挿入配列のMSD(muscle spedfic domain)には[[O-グリコシド結合]]型[[糖鎖]]が結合している<ref name=ref15><pubmed>3576199</pubmed></ref>。
 140/180 kDa-NCAM の3番目のC2領域には、HNK-1/L2エピトープが存在する。挿入配列のMSD(muscle spedfic domain)には[[O-グリコシド結合]]型[[糖鎖]]が結合している<ref name=ref15><pubmed>3576199</pubmed></ref>。140/180 kDa分子の細胎内領域は、スペクトリンと直接結合している。また、チューブリンとは、キネシン1、MAP1Aなどを介して結合している<ref><pubmed>26909348 </pubmed></ref>。


==サブファミリー==
==サブファミリー==
 主に3つのサブタイプがあり、120kD分子はGPIアンカー型、140/180kD分子は膜貫通型である。180kD分子は[[細胞骨格]]と相互作用を持つ長い細胞内領域を持っている。各アイソフォームは、[[alternative splicing]]によって生成される<ref name=ref15 /> <ref name=ref44><pubmed>3293093</pubmed></ref>
[[image:ncam2.jpg|thumb|350px|'''図2.NCAM遺伝子の構造(A)、NCAMのRNAプロセシング経路(B)、NCAMの分子構造とエクソンとの関係(C)'''<br>(A)エクソン1から19は番号で上に示してある。挿入配列VASE、MSD(1a・1b・1c)、Sec、AAGは下に記号で示した.(B)エクソンを結ぶ山形の線はスプライシングの様式を示している。膜貫通領域は黒色で,翻訳されない部分は斜線で示してある。Secを使う場合(分泌型)は、それより下流は翻訳されない。(C)NCAMの3つのアイソフォームはすべてエクソン1から14を使う.このほかに120 kDa分子では、エクソン15、140kDa分子ではエクソン16十17十19、180 kDa分子ではエクソン16十17十18十19を使う。筋組織では,筋特異的配列領域(MSD1,37個のアミノ酸残基)がエクソン12と13の間に挿入される(<ref name=ref20><pubmed>1623208</pubmed></ref>を改変)。]]
 
 主に3つのサブタイプがあり、120kD分子はGPIアンカー型、140/180kD分子は膜貫通型である。180kD分子は[[細胞骨格]]と相互作用を持つ長い細胞内領域を持っている。各アイソフォームは、[[alternative splicing]]によって生成される<ref name=ref15 /> <ref name=ref44><pubmed>3293093</pubmed></ref>(図2)。


 この他、C2領域に、30bpの挿入配列VASE(varjable alternatively spliced exon)が、フィブロネクチンタイプIII様領域にMSD(muscle specific domain)が挿入される場合がある。NCAM遺伝子には多数の短い挿入配列があるために、100以上のアイソフォームが存在するとの報告がある<ref name=ref5><pubmed>12106359</pubmed></ref>。
 この他、C2領域に、30bpの挿入配列VASE(varjable alternatively spliced exon)が、フィブロネクチンタイプIII様領域にMSD(muscle specific domain)が挿入される場合がある。NCAM遺伝子には多数の短い挿入配列があるために、100以上のアイソフォームが存在するとの報告がある<ref name=ref5><pubmed>12106359</pubmed></ref>。
36行目: 36行目:


==発現==
==発現==
[[image:ncam3.jpg|thumb|350px|'''図3.成体ラット海馬におけるNCAM(A)と長鎖の糖鎖ポリシアル酸によって修飾されたPSA-NCAM(B)の発現の比較'''<br>(NCAMは海馬全体に発現している。一方、PSA-NCAMは顆粒細胞層(GCL)内側の新生ニューロンとその軸索(mf, 苔状線維)に発現している。PCL, 錐体細胞層。]]
 NCAMは以下のようなさまざまな組織に広く分布している(*は発生期に発現し、成体組織では消失する組織)。:神経組織([[神経細胞]]・[[グリア細胞]]・[[シュワン細胞]]・[[脳脊髄液]])、[[筋組織]]([[骨格筋]]*・[[心筋]]・[[平滑筋]]*)(神経・筋組織は後述)、網膜<ref name=ref6><pubmed>2243247</pubmed></ref>、[[コルチ器]]*<ref name=ref52><pubmed>12640664</pubmed></ref>、[[嗅上皮]]<ref name=ref30><pubmed>2776969</pubmed></ref> <ref name=ref32><pubmed>    1664924</pubmed></ref>、[[味蕾]]<ref name=ref53><pubmed>7814663</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:歯|歯]]*<ref name=ref35><pubmed>9045989</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:表皮|表皮]]、[[パチニ小体]]<ref name=ref34><pubmed>2482863</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:中腎管|中腎管]]*<ref name=ref25><pubmed>2088729</pubmed></ref>、[[下垂体]]<ref name=ref26><pubmed>12114645</pubmed></ref>、[[傍濾細胞]]*([[カルシトニン]]産生細胞)<ref name=ref33><pubmed>8896706</pubmed></ref>、[[膵臓]]([[ラングルハンス島]])<ref name=ref8><pubmed>7962186</pubmed></ref>、[[副腎]]([[wikipedia:ja:皮質|皮質]]・[[髄質]])<ref name=ref26 />、[[wikipedia:ja:卵巣|卵巣]]<ref name=ref26 />、[[wikipedia:ja:精巣|精巣]]<ref name=ref27><pubmed>9639054</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:ナチュラルキラー細胞|ナチュラルキラー(NK)細胞]]<ref name=ref38><pubmed>19278419</pubmed></ref>
 NCAMは以下のようなさまざまな組織に広く分布している(*は発生期に発現し、成体組織では消失する組織)。:神経組織([[神経細胞]]・[[グリア細胞]]・[[シュワン細胞]]・[[脳脊髄液]])、[[筋組織]]([[骨格筋]]*・[[心筋]]・[[平滑筋]]*)(神経・筋組織は後述)、網膜<ref name=ref6><pubmed>2243247</pubmed></ref>、[[コルチ器]]*<ref name=ref52><pubmed>12640664</pubmed></ref>、[[嗅上皮]]<ref name=ref30><pubmed>2776969</pubmed></ref> <ref name=ref32><pubmed>    1664924</pubmed></ref>、[[味蕾]]<ref name=ref53><pubmed>7814663</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:歯|歯]]*<ref name=ref35><pubmed>9045989</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:表皮|表皮]]、[[パチニ小体]]<ref name=ref34><pubmed>2482863</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:中腎管|中腎管]]*<ref name=ref25><pubmed>2088729</pubmed></ref>、[[下垂体]]<ref name=ref26><pubmed>12114645</pubmed></ref>、[[傍濾細胞]]*([[カルシトニン]]産生細胞)<ref name=ref33><pubmed>8896706</pubmed></ref>、[[膵臓]]([[ラングルハンス島]])<ref name=ref8><pubmed>7962186</pubmed></ref>、[[副腎]]([[wikipedia:ja:皮質|皮質]]・[[髄質]])<ref name=ref26 />、[[wikipedia:ja:卵巣|卵巣]]<ref name=ref26 />、[[wikipedia:ja:精巣|精巣]]<ref name=ref27><pubmed>9639054</pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:ナチュラルキラー細胞|ナチュラルキラー(NK)細胞]]<ref name=ref38><pubmed>19278419</pubmed></ref>


 長鎖の糖鎖であるポリシアル酸(PSA)で修飾されたPSA-NCAMは、主に発生中の組織で発現している<ref name=ref43 />。[[中枢神経]]系では、成体になるとほとんどの部位でPSA-NCAMの発現は著しく低下するが、例外的に[[ニューロン新生]]が続く、[[前脳]][[脳室下帯|側脳室下帯]]や[[海馬]][[歯状回]][[顆粒細胞]]層下帯では、新生ニューロンに強いPSA-NCAMの発現が見られる<ref name=ref48><pubmed>8264989</pubmed></ref> <ref name=ref46 />
 長鎖の糖鎖であるポリシアル酸(PSA)で修飾されたPSA-NCAMは、主に発生中の組織で発現している<ref name=ref43 />。[[中枢神経]]系では、成体になるとほとんどの部位でPSA-NCAMの発現は著しく低下するが、例外的に[[ニューロン新生]]が続く、[[前脳]][[脳室下帯|側脳室下帯]]や[[海馬]][[歯状回]][[顆粒細胞]]層下帯では、新生ニューロンに強いPSA-NCAMの発現が見られる<ref name=ref48><pubmed>8264989</pubmed></ref> <ref name=ref46 />(図3)。


==機能==
==機能==
 NCAMが接着活性を示すときには、NCAMどうしが3番目のC2ドメインでホモフィリックに結合するほか、2番目のドメインで[[細胞外基質]]の[[ヘパリン]]などの分子と結合する<ref name=ref54><pubmed>9765230</pubmed></ref>。また、NCAMは、は、同じ細胞膜上の他の接着分子([[L1]]など)や[[FGF受容体]]と''Cis''型の相互作用をする<ref name=ref21><pubmed>8807188</pubmed></ref>。NCAMが細胞内に情報を伝えるときには、[[Fyn]]/[[Src]]<ref name=ref14><pubmed>10842356</pubmed></ref>や、FGF受容体<ref name=ref7><pubmed>11433297</pubmed></ref>を介することが示唆されている。
 NCAMが接着活性を示すときには、NCAMどうしが3番目のC2ドメインでホモフィリックに結合するほか、2番目のドメインで[[細胞外基質]]の[[ヘパリン]]などの分子と結合する<ref name=ref54><pubmed>9765230</pubmed></ref>(図1)。また、NCAMは、は、同じ細胞膜上の他の接着分子([[L1]]など)や[[FGF受容体]]と''Cis''型の相互作用をする<ref name=ref21><pubmed>8807188</pubmed></ref>。NCAMが細胞内に情報を伝えるときには、[[Fyn]]/[[Src]]<ref name=ref14><pubmed>10842356</pubmed></ref>や、FGF受容体<ref name=ref7><pubmed>11433297</pubmed></ref>を介することが示唆されている。


 180 kD 分子は、細胞内骨格の[[スペクトリン]]と結合していることから、安定な細胞接着を形成すると考えられている<ref name=ref39><pubmed>3308110</pubmed></ref>。
 180 kD 分子は、細胞内骨格の[[スペクトリン]]と結合していることから、安定な細胞接着を形成すると考えられている<ref name=ref39><pubmed>3308110</pubmed></ref> <ref><pubmed>26909348 </pubmed></ref>。


 5番目のC2ドメインにはポリシアル酸が結合している<ref name=ref43 />。シアル酸が負に荷電しているため、長鎖のPSA分子はその大きさと電荷によってNCAM同士又はNCAMと他の接着分子との結合を阻害すると考えられている<ref name=ref43 />。この長鎖のPSAは、発達期の神経細胞などに発現しているが、成体になると限られた部位を除き発現がほとんど見られなくなる<ref name=ref48 />
 5番目のC2ドメインにはポリシアル酸が結合している<ref name=ref43 />。シアル酸が負に荷電しているため、長鎖のPSA分子はその大きさと電荷によってNCAM同士又はNCAMと他の接着分子との結合を阻害すると考えられている<ref name=ref43 />。この長鎖のPSAは、発達期の神経細胞などに発現しているが、成体になると限られた部位を除き発現がほとんど見られなくなる<ref name=ref48 />(図3)。


 NCAMは、細胞-細胞、および細胞-[[細胞外基質]]間の接着分子で、神経発生や筋発生に重要な分子である<ref name=ref44 /> <ref name=ref18><pubmed>1883195</pubmed></ref> <ref name=ref42><pubmed>12598678</pubmed></ref>。発生期のNCAMはポリシアル化されているので、発生期のNCAMの機能は、PSA-NCAMを中心に研究されている<ref name=ref43 /> <ref name=ref46 />。神経発生では、[[細胞移動]]<ref name=ref32 /> <ref name=ref36><pubmed>7917293</pubmed></ref>、[[神経突起]]の伸長・束形成・分岐<ref name=ref40><pubmed>10648711</pubmed></ref> <ref name=ref56><pubmed>11124992</pubmed></ref>、[[シナプス形成]]・[[可塑性]](後述)、[[学習]]・[[記憶]]<ref name=ref55><pubmed>12869614</pubmed></ref> <ref name=ref29><pubmed>17460068</pubmed></ref>、神経疾患<ref name=ref9><pubmed>9670224</pubmed></ref> <ref name=ref45><pubmed>23675315</pubmed></ref>に関与する。その他の組織でも形態形成に関与していると考えられている([[NCAM#発現|発現]]の項を参照)。  
 NCAMは、細胞-細胞、および細胞-[[細胞外基質]]間の接着分子で、神経発生や筋発生に重要な分子である<ref name=ref44 /> <ref name=ref18><pubmed>1883195</pubmed></ref> <ref name=ref42><pubmed>12598678</pubmed></ref>。発生期のNCAMはポリシアル化されているので、発生期のNCAMの機能は、PSA-NCAMを中心に研究されている<ref name=ref43 /> <ref name=ref46 />。神経発生では、[[細胞移動]]<ref name=ref32 /> <ref name=ref36><pubmed>7917293</pubmed></ref>、[[神経突起]]の伸長・束形成・分岐<ref name=ref40><pubmed>10648711</pubmed></ref> <ref name=ref56><pubmed>11124992</pubmed></ref>、[[シナプス形成]]・[[可塑性]](後述)、[[学習]]・[[記憶]]<ref name=ref55><pubmed>12869614</pubmed></ref> <ref name=ref29><pubmed>17460068</pubmed></ref>、神経疾患<ref name=ref9><pubmed>9670224</pubmed></ref> <ref name=ref45><pubmed>23675315</pubmed></ref>に関与する。その他の組織でも形態形成に関与していると考えられている([[NCAM#発現|発現]]の項を参照)。  
62行目: 64行目:
 [[胎生期]]から生後初期にかけて、ニューロンが発達する時期には、NCAMは長鎖の糖鎖ポリシアル酸(PSA)によって修飾されている<ref name=ref43 /> <ref name=ref46 />。したがって、PSA-NCAMは、発達中の神経細胞の非常に良いマーカー分子である。
 [[胎生期]]から生後初期にかけて、ニューロンが発達する時期には、NCAMは長鎖の糖鎖ポリシアル酸(PSA)によって修飾されている<ref name=ref43 /> <ref name=ref46 />。したがって、PSA-NCAMは、発達中の神経細胞の非常に良いマーカー分子である。


 脳のほとんどの部位では成体になるとニューロンは新生しないが、例外的に海馬や前脳側脳室下帯では成体になってもニューロンの新生が続いている<ref name=ref2><pubmed>5861717</pubmed></ref> <ref name=ref23>'''Kempermann G<br>'''Adult neurogenesis2. <br>''Oxford: oxford university press''. 2011</ref> <ref name=ref28><pubmed>25223700</pubmed></ref>。この例外的な[[ニューロン新生]]によって生まれた[[ニューロブラスト]]が移動するときや神経突起が発達するときにはPSA-NCAMが発現している<ref name=ref49><pubmed>7684771</pubmed></ref> <ref name=ref3><pubmed>15001097</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>11826091</pubmed></ref> <ref name=ref43 />。ただし、これらのニューロン新生部位以外([[梨状皮質]]など)にPSA-NCAMの発現が見られることがあり、これに関してはニューロン新生とは関係がないので注意を要する<ref name=ref48 /> <ref name=ref19><pubmed>20830977</pubmed></ref>。
 脳のほとんどの部位では成体になるとニューロンは新生しないが、例外的に海馬や前脳側脳室下帯では成体になってもニューロンの新生が続いている<ref name=ref2><pubmed>5861717</pubmed></ref> <ref name=ref23>'''Kempermann G<br>'''Adult neurogenesis2. <br>''Oxford: oxford university press''. 2011</ref> <ref name=ref28><pubmed>25223700</pubmed></ref>。この例外的な[[ニューロン新生]]によって生まれた[[ニューロブラスト]]が移動するときや神経突起が発達するときにはPSA-NCAMが発現している<ref name=ref49><pubmed>7684771</pubmed></ref> <ref name=ref3><pubmed>15001097</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>11826091</pubmed></ref> <ref name=ref43 />(図3)。ただし、これらのニューロン新生部位以外([[梨状皮質]]など)にPSA-NCAMの発現が見られることがあり、これに関してはニューロン新生とは関係がないので注意を要する<ref name=ref48 /> <ref name=ref19><pubmed>20830977</pubmed></ref>。


 海馬では、成体になっても顆粒細胞の新生が続いているので、苔状線維終末が、錐体細胞の樹状突起にシナプスを形成する過程が、成体でも観察される<ref name=ref50 />。発達中の不規則な形態の[[軸索]]末端はPSA陽性であるが、シナプスが形成されるとPSAは消失する。成体脳からPSAを除去すると、異所性の苔状線維シナプスボタンが形成される<ref name=ref51><pubmed>9570806</pubmed></ref>。
 海馬では、成体になっても顆粒細胞の新生が続いているので、苔状線維終末が、錐体細胞の樹状突起にシナプスを形成する過程が、成体でも観察される<ref name=ref50 />。発達中の不規則な形態の[[軸索]]末端はPSA陽性であるが、シナプスが形成されるとPSAは消失する。成体脳からPSAを除去すると、異所性の苔状線維シナプスボタンが形成される<ref name=ref51><pubmed>9570806</pubmed></ref>。