「PAX遺伝子群」の版間の差分

DOI XXXX/XXXX　原稿受付日：2012年10月31日　原稿完成日：2013年月日<br>

　''Pax''遺伝子群は DNA結合ドメインであるペアードドメイン(PD)と呼ばれる領域を共通に持っている。また、''Pax''遺伝子にはオクタペプチドモチーフ（OP）を持つものや、DNA結合ドメインであるホメオドメイン、もしくはホメオドメインの一部を持つものがある。

　''Pax''遺伝子群の発現は、[[神経板]]の形成などの神経発生初期から始まる。胎生期だけではなく、生後および成体脳においても認められる<ref name=ref2 /><ref name=ref10 /><ref name=ref11 /><ref name=ref14><pubmed> 15951811 </pubmed></ref><ref name=ref15><pubmed> 10328940 </pubmed></ref><ref name=ref16><pubmed> 16035109 </pubmed></ref><ref name=ref17><pubmed> 12202033 </pubmed></ref><ref name=ref18><pubmed> 14651488 </pubmed></ref><ref name=ref19><pubmed> 17301672 </pubmed></ref><ref name=ref20><pubmed> 17091300 </pubmed></ref>。

　特にPax6は、[[神経板期]]（数体節期：マウスE8.5）に、前脳区画および[[前耳溝]]以後の[[菱脳]]・[[脊髄]]で発現が開始する。[[神経管]]閉鎖後、[[脳胞期]]（約30体節期: マウスE10.5）には、[[終脳]]背側（将来の[[大脳皮質]]領域）、[[間脳]]背側（将来の腹側・背側[[視床]]）、菱脳・[[脊髄]]の腹外側で発現する。生後も[[脳室層]]、[[扁桃体]]、視床、[[海馬]]、[[小脳]]、[[下垂体]]などで発現が見られる。[[wikipedia:ja:中枢神経系|中枢神経系]]以外では、[[wikipedia:ja:水晶体|水晶体]]、[[wikipedia:ja:角膜上皮|角膜上皮]]、[[網膜神経上皮]]、[[嗅上皮]]、[[wikipedia:ja: 膵臓|膵臓]]に発現している。

　''Pax''遺伝子群は他の転写因子と協調し、[[wikipedia:ja: 神経系|神経系]]の発生初期では細胞の運命決定や[[脳の領域化]] <ref name=ref1><pubmed> 9230312 </pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 9376315 </pubmed></ref><ref name=ref3><pubmed> 10804178 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 9783474 </pubmed></ref><ref name=ref5><pubmed> 11003833 </pubmed></ref><ref name=ref6><pubmed> 8126546 </pubmed></ref>、発生後期では[[細胞増殖]]、[[細胞移動]]、[[細胞分化]]に関わっている<ref name=ref7><pubmed> 9409667 </pubmed></ref><ref name=ref8><pubmed> 18661555 </pubmed></ref><ref name=ref9><pubmed> 10946068 </pubmed></ref><ref name=ref10><pubmed> 16049175 </pubmed></ref><ref name=ref11><pubmed> 16164600 </pubmed></ref><ref name=ref12><pubmed> 11301001 </pubmed></ref><ref name=ref13><pubmed> 12618140 </pubmed></ref>。

　神経発生の初期では、[[シグナルセンター]]からの情報によって、[[前後軸]]、[[背腹軸]]が決定され、[[脳の領域化]]が起こる<ref name=ref21><pubmed> 8895453 </pubmed></ref><ref name=ref22><pubmed> 11746229 </pubmed></ref>。''Pax''遺伝子群はシグナルセンターから放出されるシグナル分子に反応し<ref name=ref1 /><ref name=ref23><pubmed> 8598907 </pubmed></ref><ref name=ref24><pubmed> 8929535 </pubmed></ref><ref name=ref25><pubmed> 18280463 </pubmed></ref><ref name=ref26><pubmed> 18429041 </pubmed></ref><ref name=ref27><pubmed> 8741855 </pubmed></ref><ref name=ref28><pubmed> 7553857 </pubmed></ref><ref name=ref29><pubmed> 8951076 </pubmed></ref>、脳の[[領域化]]や細胞の運命決定に寄与することがわかっている<ref name=ref2 /><ref name=ref4 /><ref name=ref7 /><ref name=ref30><pubmed> 10354469 </pubmed></ref><ref name=ref31><pubmed> 17173889 </pubmed></ref>。Pax6は、菱脳・[[脊髄]]における[[運動ニューロン]]・[[介在ニューロン]]分化に関して、[[classI ホメオドメインタンパク質]]と[[classII ホメオドメインタンパク質]]との間に正確な境界形成を行うことを通じて菱脳腹側の区画化を制御する<ref name=ref32><pubmed> 11880342 </pubmed></ref>。大脳では、Pax6の下流で働く遺伝子として同定された''double-sex'' and ''mab-3'' related transcription factor-like family A1（''Dmrta1''; ''Dmrt4''）が、大脳皮質興奮性神経細胞の分化に関与することが分かった<ref name=ref33><pubmed> 23679989 </pubmed></ref>。その他Pax6には、[[前脳]]のコンパートメント形成、神経路形成（[[後交連]]、tract of postoptic commissure (TPOC, 将来の視索のガイドとなる)、[[嗅索]]、[[視床皮質路]]）、終脳背側ニューロン分化、小脳[[顆粒細胞]]の形成など多岐にわたる役割がある。視蓋の領域化にはPax3/Pax7が必須であり、ニワトリ胚を用いた実験によりPax3/Pax7がMeis homeobox 2 (Meis2) を制御することが明らかになっている<ref name=ref34><pubmed> 19736326 </pubmed></ref><ref name=ref35><pubmed> 22390724 </pubmed></ref>。

　[[脳の領域化]]の後、''Pax''遺伝子群は[[神経前駆細胞]]の増殖、維持および分化において重要な役割をはたすことがわかっている。例えば、Pax6は胎生期の脳<ref name=ref36><pubmed> 17329367 </pubmed></ref><ref name=ref37><pubmed> 11807037 </pubmed></ref><ref name=ref38><pubmed> 19521500 </pubmed></ref><ref name=ref39><pubmed> 19571125 </pubmed></ref>および成体脳<ref name=ref11 /><ref name=ref16 />において、その発現量依存的に[[神経前駆細胞]]の増殖、維持、さらには分化に関わっている。Pax6は胎生期の[[大脳皮質]]および[[脊髄]]において、神経細胞分化を担うプロニューラル遺伝子のNeurogenin2 (Neurog2) の転写を活性化する<ref name=ref40><pubmed> 11502253  </pubmed></ref><ref name=ref41><pubmed> 12783797 </pubmed></ref>。一方で、Pax6は神経幹細胞マーカーとして知られているFatty acid binding protein 7 (Fabp7; BLBP) の発現を誘導し、[[神経前駆細胞]]の増殖にも働くため<ref name=ref42><pubmed> 16237179 </pubmed></ref>、Pax6自身も神経幹細胞／前駆細胞のマーカーとして用いられることが多い。最近では、[[大脳皮質]]におけるPax6の下流遺伝子が網羅的に探索され、多数の遺伝子がPax6に制御を受けることで、[[神経前駆細胞]]の増殖および分化のバランスが保たれていることが明らかになった<ref name=ref43><pubmed> 19521500 </pubmed></ref>。また、Pax6は[[グリア細胞]]の一種である[[アストロサイト]]の増殖・分化にも関与している<ref name=ref44><pubmed> 18448636 </pubmed></ref>。

　 ''Pax''遺伝子群はヒトやマウスに於いて、病気の原因遺伝子として同定されたものが多い。例えば、眼の発生のマスター制御遺伝子である''PAX6''は、無虹彩症の原因遺伝子である。自閉症患者の遺伝子解析から''PAX6''遺伝子に有為な一塩基変異多型（SNP）が同定されている<ref name=ref50><pubmed> 19607881 </pubmed></ref>。[[神経堤]]細胞の分化・移動に重要である''PAX3''はワールデンブルグ症候群の責任遺伝子である<ref name=ref51><pubmed> 8490648 </pubmed></ref>。