「Signal Transducers and Activator of Transcription 3」の版間の差分

　リン酸化されたチロシン残基に、転写因子STAT3が自身のSH2(src homology 2)ドメインを介して会合、近接したJAKによりチロシンリン酸化（チロシン705）を受けることで活性化する<ref name="ref4"><pubmed> 9685167 </pubmed></ref>。チロシンリン酸化されたSTAT3分子はホモ二量体あるいは異なるSTATファミリー分子間でヘテロ二量体を形成し核へ移行した後、目的遺伝子の転写を制御する。JAK/STAT3経路はIL-6ファミリーやCNTF、IGF-1など複数のサイトカインの刺激により活性化することが知られている<ref name="ref5"><pubmed> 10486560 </pubmed></ref><ref name="ref6"><pubmed> 19023034 </pubmed></ref><ref name="ref7"><pubmed> 22772901 </pubmed></ref><ref name="ref8"><pubmed> 15048924 </pubmed></ref><ref name="ref9"><pubmed> 15998644 </pubmed></ref>。

　STAT3ホモ二量体は転写活性化因子としてグリア線維酸性タンパク質glial fibrillary acidic protein (GFAP)のプロモーターに結合し、転写を促進する。GFAPはアストロサイトで特異的に発現するたんぱく質であり、これまでマウスの神経幹細胞Neural stem cell(NSC)の培養系にIL-6ファミリーサイトカインの一種、LIFを添加し、JAK/STAT3経路を誘導することでアストロサイトへの分化を促進することが明らかとなっている<ref name="ref5" />。

　また、STAT3をシグナル経路下流の転写因子とするLIFなどのサイトカイン群と、smadをシグナル経路下流の転写因子とするBMP2などのサイトカイン群（TGF-βスーパーファミリー）の両者は別々の受容体システムを介し、互いに協調的にクロストークして相乗的アストロサイト分化誘導<ref name="ref10"><pubmed> 10205054 </pubmed></ref>することが明らかにされている。

　通常のSTAT3遺伝子欠損（ノックアウト, KO）マウスは胎生致死に至るので、マウス脳内におけるSTAT3 KOの影響は解析できない<ref name="ref11"><pubmed> 9108058 </pubmed></ref>。

　またニューロンに対する栄養因子活性を有する毛様体神経栄養因子ciliary neurotrophic factor (CNTF)は、gp130を介したシグナル伝達によりNSCの自己増殖を制御するという報告があり<ref name="ref12"><pubmed> 17311007 </pubmed></ref><ref name="ref13"><pubmed> 1542794 </pubmed></ref><ref name="ref14"><pubmed> 8390097 </pubmed></ref>、CNTF KOマウスの歯状回で、NSCの数が野生型マウスと比較して減少しているというSTAT3 cKOマウスと類似の結果が得られた。

　生体マウスにおいて興奮性アミノ酸の一種、カイニン酸kainic acid (KA)投与によるてんかん誘導に際し、抗てんかん薬として知られるcarbamazepine (CBZ)を投与すると、海馬のCA3領域においてニューロンの死の割合がKA投与のみの個体に比べ、低いことが分かった。また、KA+CBZ投与マウスのCA3ニューロンにおいて、STAT3の発現レベルがmRNA、タンパク質どちらにおいても上昇しており、リン酸化STAT3増加していた。加えて、神経保護タンパク質として知られているB-cell lymphoma-extra large (Bcl-xl)もまた、KA+CBZ投与マウスのCA3ニューロン内で発現レベルが高まっている上、STAT3とSTAT1のヘテロ二量体がBcl-xl遺伝子に直接結合し、発現制御を行う<ref name="ref15"><pubmed> 8390097 </pubmed></ref>という報告から、CBZのシグナルを受けてJAK/STAT3経路が活性化し、Bcl-xlなどの発現を上昇させることで、てんかんによるニューロン死への保護効果が上昇することが示唆された<ref name="ref7" />。

　脊髄に損傷が起こると炎症反応が発生し、傷周辺の細胞はIL-6ファミリーなどのサイトカインを多量に分泌する。これによりJAK/STAT3経路が活性化し、損傷部で反応性アストロサイトの分化を促進する。反応性アストロサイトは集合し、グリア瘢痕を形成、損傷部の物理的な防壁となる役割を持つ。しかし、JAK/STAT3経路の活性化によって、損傷部に対するニューロンの分化阻害が起こり、神経回路の再形成を妨げるため、神経再生もできなくなる<ref name="ref8" />。

　炎症性サイトカインである腫瘍壊死因子tumor necrosis factor-α (TNF-α)は神経細胞死を引き起こす。対照的に、インスリン様成長因子insulin-like growth factor-1 (IGF-1)は神経保護効果を発揮する。ラットの大脳新皮質ニューロンの培養系において、高濃度TNF-α添加により誘導される神経細胞死を、IGF-1が阻害することがわかった。これは、JAK/STAT3経路がIGF-1により活性化し、サイトカイン抑制シグナル分子supressors of cytokine signaling 3 (SOCS-3)の発現を促進することで、SOCS-3のフィードバック制御によりTNF-αシグナルを抑制し神経細胞死を阻害するためだと考えられるが、詳しいメカニズムは不明である<ref name="ref9" />。