「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[[wikipedia:ja:大脳新皮質|大脳新皮質]]、[[海馬]]、[[wikipedia:ja:小脳|小脳]]、[[wikipedia:ja:脳幹|脳幹]]、[[wikipedia:ja:脊髄|脊髄]]等の層構造・核構造を形成する部位の神経細胞の配置に異常を引き起こす。同様な異常は、[[wikipedia:Reeler|''reeler'']][[wikipedia:ja:ハツカネズミ|マウス]]と呼ばれる[[wikipedia:ja:リーリン|''reelin'']]に遺伝子変異のあるマウスで報告があり、関連が示唆された。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]]でも同じ表現型が報告された。さらに、ReelinはApoER2とVLDLRに結合し、ApoER2とVLDLRの細胞内ドメインは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と考えられている。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 homolog 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。  

　2000年になり、ApoER2とVLDLRのダブルノックアウトマウスが、リーラーフェノタイプになること<ref name="ref2"><pubmed>10380922</pubmed></ref>が明らかになり、さらに生化学的結合実験等により、ApoER2とVLDLRがReelinの[[wikipedia:ja:受容体|レセプター]]であることが示された<ref><pubmed>10571241</pubmed></ref><ref><pubmed>10571240</pubmed></ref>。またApoER2とVLDLRの細胞内ドメインのNPxYモチーフにDab1のPTBドメインを介して結合出来る事が示され、Dab1はApoER2、VLDLRを介してReelinシグナルを受け取る事が示唆された<ref name="ref2" />。また同年、活性化型Srcによってチロシンリン酸化を受ける可能性のある５つのチロシンが同定され、この５つのチロシンリン酸化部位全てをフェニルアラニンに変異させた[[wikipedia:Gene knockin|ノックインマウス]]が、リーラーフェノタイプになる事が示された<ref name="5F"><pubmed>10959835</pubmed></ref>。この実験結果により、Dab1のチロシンリン酸化はReelinシグナルにとって必須であることが示された。  

　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。  

　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。一方、片方の対立遺伝子でY185・Y198に変異を持ち、もう片方の対立遺伝子で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。  

　[[wikipedia:ja:In situ ハイブリダイゼーション|''in situ''ハイブリダイゼーション]]により、''dab1'' [[wikipedia:ja: 伝令RNA|mRNA]]の発現分布を調べた報告<ref><pubmed>19796633</pubmed></ref>によると、発生期のマウス大脳新皮質では、胎生11.5日目の[[神経上皮細胞]]に弱く発現が観察される。胎生12.5日目には[[wikipedia:Cerebral cortex|皮質板（cortical plate)]]での強い発現が顕著になり、[[wikipedia:Cerebral cortex|脳室帯（ventricular zone: VZ）]]での弱い発現も引き続き観察される。その後、生後0日にかけて、強い皮質板での発現が維持されるが、脳室帯での発現は弱くなり、[[wikipedia:Intermediate zone of cortex|中間帯（intermediate zone:IMZ）]]の上部での弱い発現が観察されるようになる。成獣のマウスでも生後０日に比べて弱くはなるが、皮質板において発現が観察される。大脳新皮質では、Dab1の発現部位はReelinを発現しているCajal-Retzius細胞が存在する[[wikipedia:Cerebral cortex|辺縁帯（marginal zone）]]と相互排他的発現パターンになっている。  

　Dab1のタンパク質がどの様な細胞に、どのような細胞内分布で発現しているのかは、免疫組織化学染色が難しく報告は少ないが、mRNAの発現分布と一致して大脳新皮質や海馬では神経細胞、小脳ではプルキンエ細胞に発現していることが報告されている<ref name="feng" />。また、細胞内分布については初代培養神経細胞での報告<ref name="rice" /><ref name="rice" />はあるが、生体内での詳細な細胞内分布は不明である。

[[Image:Migration.png|thumb|600px|<b>図2　大脳新皮質の正常発生と''reelin''、''dab1''変異マウス、''apoER2/vldlr'' ダブルノックアウトマウスの発生異常</b><br> (A) 発生期のマウス脳の模式図。下図は点線部分で冠状断にした際の断面図。薄い赤色部分を拡大した図をBとCに示す。(B、C) 野生型(B)、または''reeler''、''yotari''、''scrambler''、''apoer2/vldlr''ダブルノックアウトマウス(C)の大脳新皮質の発生過程を示す。脳の表面は上方向、脳室側は下方向。数字は野生型マウスで配置される予定の層を示す。(B, i)野生型マウスで脳室帯(ventricular zone: VZ)に存在するラジアルグリア細胞（radial glia cell、RG) 神経幹細胞）から誕生した神経細胞は、脳の表面方向に向かい移動する。CR:カハールレチウス(Cajal-Retzius)細胞。SP:サブプレート(subplate)神経細胞。PP:プレプレート(preplate)。(B, ii) ６層の神経細胞はサブプレート神経細胞を乗り越えて、辺縁帯 (MZ:marginal zone)の直下で樹状突起を形成して分化する。(B,iii) 遅生まれの神経細胞は次々に早生まれの神経細胞を追い越し、脳表層で分化を開始する。CP:皮質板(cortical plate)。(C, i,ii,iii) 一方、''reeler''、''yotari'', ''scrambler''マウス、及び ''apoer2/vldlr''ダブルノックアウトマウスでは脳室帯で誕生した神経細胞がサブプレート神経細胞を追い越すことが出来ずに脳の表面付近に異所性に配置される。後から誕生した神経細胞も移動障害により先行する神経細胞を追い越せずに配置され、全体的に見た場合、層構造が逆転した様な配置になる。また一部の神経細胞は樹状突起をインターナルプレキシフォームゾーン(IPZ:internal plexiform zone)と呼ばれる異常な構造に向けて展開する。SPP:スーパープレート(super plate)。]]  

　大脳新皮質の神経細胞は脳室帯で誕生後、脳の表面方向に放射状に移動し、最初期に誕生した神経細胞で形成される[[プレプレート]]と呼ばれる細胞層の間に入り込んで、これを[[カハールレティウス]]（Cajal-Retzius）細胞を含む辺縁帯とサブプレートと呼ばれる二つの層に分離する（プレプレートスプリッティング）（図２B, iからii）。神経細胞は辺縁帯の直下で移動を終了し、樹状突起を発達させて最終分化を行なう。神経細胞は次々に脳室帯で誕生して脳表面方向に移動するが、誕生時期の遅い神経細胞は誕生時期の早い神経細胞を追い越し、より脳の表層側に配置されるようになる（図2B, iii）。この細胞配置の仕組みは“インサイドアウト”様式と呼ばれ、哺乳類の大脳新皮質でのみ観察される特徴的な組織構築様式である。  

　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(ventricular zone:VZ)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)]]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、''dab1''が[[wikipedia:ja:遺伝子ノックダウン|ノックダウン]]された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た<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" />。さらに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。  

[[Image:Dab1 signaling pathway.png|thumb|600px|<b>図3　大脳新皮質層形成時におけるDab1を介するシグナル伝達系の模式図</b><br>主にCajal-Retzius細胞から分泌されたReelinは移動神経細胞に発現するApoER2やVLDLRに結合し、FynあるいはSrcの活性化により、Dab1をリン酸化する。リン酸化されたDab1にはPI3K, SOCS3, Nck<math>\beta</math>, Crkが結合する。Crkの下流でC3GがRap1をGDP結合型からGTP結合型に変換し、活性化されたRap1はN-cadherinとIntegrin<math>\alpha</math>5<math>\beta</math>1の活性を制御すると考えられている。NotchとDab1の結合にDab1のリン酸化が必要かは明らかになっていない。]]  

<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により活性化す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''マウスに導入しただけでは、神経細胞の移動がレスキューされないし<ref name="ncad1" />、また、Integrin b1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。また、Dab1のチロシンリン酸化非依存的にDab1に結合する分子として、[[wikipedia:Notch proteins|Notch]]<ref name="notch"><pubmed>18957219</pubmed></ref>、[[wikipedia:DAB2IP|Dab2IP]]<ref><pubmed>12877983</pubmed></ref>、[[wikipedia:WASL (gene)|N-WASP]]<ref><pubmed>15361067</pubmed></ref>が知られている。特にNotchについては、その活性化型フォームを''reeler''に導入した場合に神経細胞の移動を完全にレスキューすることから、Reelin-Dab1シグナルにおいて何らかの重要な役割を果たしていることが考えられるが、その作用メカニズムは不明である<ref name="notch" />。