「Dbxファミリー」の版間の差分

　Dbxファミリーは、[[ホメオドメイン]]を利用したクローニングによって[[マウス]]で同定された、進化的に保存された遺伝子である<ref name=Lu1992><pubmed>1355604</pubmed></ref><ref name=Shoji1996><pubmed>8798145</pubmed></ref> 。

　[[哺乳類]]においては、[[Dbx1]], [[Dbx2]]が存在し、[[細胞分化]]や[[細胞運命決定]]に関わる。[[脊髄]]発生においては、Dbx1, Dbx2は[[翼板]]([[alar plate]])と[[基板]]([[basal plate]])間に位置する領域([[前駆細胞ドメイン]])に一過的に発現し、[[介在ニューロン]]の発生に必須である<ref name=Briscoe2000><pubmed>10830170</pubmed></ref><ref name=Pierani1999><pubmed>10399918</pubmed></ref> 。

　Dbx1は[[終脳]]発生過程でも一過的(胎生9.5-13.5日齢)に[[外套]]下部 /腹側外套([[ventral pallium]], VP/[[pallial-subpallial boundary]], PSB)や、[[視索前領域]]（[[preoptic area]], POA）に発現する。この領域で産生されたDbx1系譜神経細胞は[[大脳皮質]]の[[カハールレチウス細胞]]<ref name=Bielle2005><pubmed>16041369</pubmed></ref> 、[[扁桃体]][[基底外側核]]の[[グルタミン酸]]作動性[[興奮性ニューロン]]や[[扁桃体内側核]]の[[GABA]]作動性[[抑制性ニューロン]]になどに分化する<ref name=Hirata2009><pubmed>19136974</pubmed></ref> 。

　また、Dbx1は[[視床下部]]原基にも発現しており、[[視床下部外側核]]、[[弓状核]]ニューロンの発生を制御することがわかっている<ref name=Sokolowski2015><pubmed>25864637</pubmed></ref> 。さらに、[[中脳]]の[[呼吸中枢]](pre-Bötzinger complex respiratory neurons)の発生にも必須であり<ref name=Gray2010><pubmed>21048147</pubmed></ref> 、Dbx1ノックアウトマウスは生後0日目に呼吸不全で死亡する<ref name=Gray2010><pubmed>21048147</pubmed></ref> 。

　[[ショウジョウバエ]]においては、Dbx1/2のオルソログである[[Dbx]]が見つかっており、介在ニューロンへの細胞分化や細胞運命決定に関わることが報告されている<ref name=Lacin2009><pubmed>19710170</pubmed></ref> 。

　Dbxファミリーは、[[ホメオボックスドメイン]]に加え、Groucho/Tleファミリー依存的Engrailed阻害ドメイン(RD, Drosophila Groucho /Mammalian TLE family dependent Engrailed Repressor Domain)をDbx1は2箇所(RD1,RD2)、Dbx2は1箇所(RD1)持つ。Dbx1はさらにC末端に酸性アミノ酸のクラスター(Cter)を持つ<ref name=Karaz2016><pubmed>27525057</pubmed></ref> ('''図1''')。CterドメインはDbx1が[[Evx1]]/[[Evx2|2]]を制御するのに必要であり、Dbx遺伝子を持つ種間では進化的に保存されている<ref name=Karaz2016><pubmed>27525057</pubmed></ref>。

　哺乳類では、Dbx1, Dbx2が存在し、細胞分化や細胞運命決定に関わる。ショウジョウバエにおいては、Dbx1/2のオルソログであるDbxが見つかっている<ref name=Lacin2009><pubmed>19710170</pubmed></ref>。その他、[[アフリカツメガエル]]<ref name=Gershon2000><pubmed>10851138</pubmed></ref><ref name=Ma2011><pubmed>21806971</pubmed></ref> 、[[ゼブラフィッシュ]]<ref name=Gribble2007><pubmed>17994542</pubmed></ref><ref name=Hjorth2002><pubmed>12141447</pubmed></ref> のDbxファミリーが報告されている。

　哺乳類では、終脳の外套下部 /腹側外套 (VP/PSB) や視索前領域(POA), 視床上部、背側視床、視床下部の原基などに、局所的かつ一過的 (胎生6.5-15.5日齢)に発現する<ref name=Lu1992><pubmed>1355604</pubmed></ref><ref name=Shoji1996><pubmed>8798145</pubmed></ref> 。脊髄発生過程においては[[前駆細胞ドメイン]][[p0]], [[pd6]]に発現する。  

　脊髄発生過程における前駆細胞ドメインp0,[[p1]],[[pd5]],pd6に発現する<ref name=Briscoe2000><pubmed>10830170</pubmed></ref><ref name=Pierani1999><pubmed>10399918</pubmed></ref><ref name=Pierani2001><pubmed>11239429</pubmed></ref> 。中枢神経発生においては、脊髄から視床の[[zona limitans intrathalamica]] ([[ZLI]])周囲の至るまで翼板と基板間の領域をバンド状に発現している。Dbx2は間葉系細胞でも発現しており、肢芽形成領域(limb bud)で胎生11.5日以降に発現すること<ref name=Beccari2021><pubmed>33497014</pubmed></ref><ref name=Beccari2016><pubmed>27198226</pubmed></ref><ref name=Shoji1996><pubmed>8798145</pubmed></ref> や、歯芽形成領域である[[エナメル器]]周囲の間葉系細胞に胎生13.5日以降に発現が認められる <ref name=Shoji1996><pubmed>8798145</pubmed></ref> 。

　発生期 (larvae)のthoracic segmentのneuroblastや中枢の神経前駆細胞の一部に発現する。また、成体でもDbx1系譜神経細胞は存在し、大半は[[グルタミン酸脱炭酸酵素]] ([[GAD]]) (GABA合成酵素)と共発現しているため、抑制性GABAニューロンであると考えられる<ref name=Lacin2009><pubmed>19710170</pubmed></ref> 。

　脊髄では[[ソニックヘッジホッグ]]([[sonic hedgehog]], [[Shh]])の影響を受けて発現が抑制されるため、Shhの濃度の薄い領域に発現する<ref name=Briscoe2000><pubmed>10830170</pubmed></ref><ref name=Pierani1999><pubmed>10399918</pubmed></ref><ref name=Pierani2001><pubmed>11239429</pubmed></ref> 。脊髄発生においてDbx1はEvx1 の上流として働く。Dbx1ノックアウトマウスでEvx1/2の発現が消失することからEvx1/2の上流であると考えられる。マウスや[[ニワトリ]]の大脳皮質・外套領域の解析からDbx1のプロモーター領域に存在する[[Pax6]]応答配列は種を超えて保存されており、Pax6によるDbx1の発現誘導メカニズムは進化的に古い段階で獲得されていたと考えられる <ref name=Yamashita2018><pubmed>29661783</pubmed></ref> 。視索前領域においては、[[FoxG1]]がDbx1の発現を直接的に抑制することでDbx1の発現領域を限局させているとの報告<ref name=Du2019><pubmed>30843579</pubmed></ref> もある。

　肢芽形成においてDbx2は[[Hox13]]の下流として働く。Hox13ノックアウトマウスでDbx2やEvx2の発現は消失する<ref name=Beccari2021><pubmed>33497014</pubmed></ref><ref name=Beccari2016><pubmed>27198226</pubmed></ref> 。

　Dbx1は中枢の発生過程で局所的かつ一過的(胎生6.5-15.5日齢、 領域ごとに異なる)に発現することがわかっている。一過的にDbx1を発現した細胞は、Dbx1系譜神経細胞 (Dbx1- lineage cells/neuron)と呼ぶ。Dbx1については、Dbx1-[[LacZ]]マウス(ノックイン型)、Dbx1-[[Cre]]マウス、Dbx1-[[CreER]]マウス、Dbx1-Floxedマウスなどを用いて解析が進んでいる。Dbx2については報告が少ないため、今後の解析や報告が待たれる。近年、肢芽形成におけるDbx2ノックアウトマウス(ホメオドメイン欠損型)の表現型が報告されたが、致死率は上昇するが、肢芽形成に異常は認められなかった<ref name=Beccari2021><pubmed>33497014</pubmed></ref><ref name=Beccari2016><pubmed>27198226</pubmed></ref> 。

　Dbx1と[[Nkx6-2]], Dbx2と[[Nkx6-1]]はそれぞれ排他的に発現している。Nkx6-1とNkx6-2はいずれもホメオドメイン型[[転写因子]]で脊髄発生においてはShhで誘導される<ref name=Dessaud2010><pubmed>20532235</pubmed></ref><ref name=Lu2015><pubmed>26136656</pubmed></ref> 。

　脊髄発生過程においてDbx1はEvx1/2 の上流として働き、Dbx1ノックアウトマウスでは、Evx1/2の発現が消失する。その結果、本来V0ニューロンになる予定の細胞群が[[En1+]]（[[V1]]ニューロンのマーカーを発現する細胞)に[[細胞運命転換]](fate change)する<ref name=Pierani2001><pubmed>11239429</pubmed></ref> 。

　歩行機能は[[中枢パターン生成器]] ([[central pattern generator]], CPG)は後肢の筋肉に投射する興奮性[[運動ニューロン]]とDbx1が発生に関わる抑制性ニューロン(介在ニューロン)で構成されている。急性単離した胎生18.5日齢のDbx1ノックアウトマウスの脊髄を用いた解析では、脊髄のCPGにおいて交互発火 (co-burst)が起きない。この結果は左右のCPGにおける屈曲進展運動を制御する介在ニューロンはDbx1依存的に発生することを示唆する <ref name=Lanuza2004><pubmed>15134635</pubmed></ref> 。

　[[呼吸中枢]]は、[[延髄]]腹側部に両側に存在する[[pre-Bötzinger複合体]] ([[pre-Bötzinger complex]], preBotC)と呼ばれる領域に存在し、呼吸リズム形成に重要である。また、脊髄V0やV1領域の介在ニューロンはリズミカルな呼吸運動に必須である。Dbx1ノックアウトマウスは生後すぐに死亡するが、これはV0やV1領域の介在ニューロンの発生異常を原因とする運動活動の低下と、呼吸中枢の発生異常による呼吸不全のためである。このマウスでは呼吸活動の消失が認められる<ref name=Gray2010><pubmed>21048147</pubmed></ref><ref name=Pierani2001><pubmed>11239429</pubmed></ref> 。

　呼吸リズムを発生するpre-Bötzinger複合体の介在ニューロンの性質や細胞系譜を[[Pax7]]-Cre; Dbx1-foxedマウスで解析したところ、Dbx1はpreBotCのリズム形成に必要なグルタミン酸性介在ニューロンの発生過程で細胞運命を制御していることがわかった。また、Dbx1-Cre; [[Robo3]] ([[round about homolog3]]/robo3)-f1oxedマウスの解析から、Dbx1系譜神経細胞におけるRobo3の不活性化は左右のpreBotCの同期性を消失させる。左右のpreBotC領域に存在するDbx1系譜介在ニューロンの軸索誘導のシグナリングは、Robo3依存的に生じ、左右の呼吸リズムの同期させる機能に必須である<ref name=Bouvier2010><pubmed>20680010</pubmed></ref> 。

　Dbx1-CreERT2マウスを用いた解析では、preBotC領域の[[スマトスタチン]] (SST)+/[[タキキニン受容体1]] (NK1R+)/[[スマトスタチン受容体2]] (SST2aR)+ ニューロンは胎生9.5-11.5日齢に産生されたDbx1系譜神経細胞であることが示されている<ref name=Gray2010><pubmed>21048147</pubmed></ref> 。

　Dbx1は、中脳背側から正中交差して左右の脳を繋ぐ[[交連ニューロン]]の運命決定に関与する。また、その[[軸索ガイダンス]]においては、Dbx1の活性化によってRobo3が働くことが正中交差において重要な働きを示すことが報告されている<ref name=Inamata2014><pubmed>24553291</pubmed></ref> 。

　ヒトを含む哺乳類および胎児の大脳皮質[[辺縁層]](いわゆる表層)にあたる[[プレプレート]]([[preplate]])には、[[リーリン]]タンパク質([[reelin]])を分泌し、大脳皮質の神経細胞の移動と層構造の形成に重要な役割を果たすカハールレチウス細胞が存在する。プレプレートは、神経細胞が移動して来た後に、カハールレチウス細胞を含み大脳皮質第I層となる辺縁層(marginal zone)と[[サブプレート]]に分かれる。カハールレチウス細胞は興奮性であり、胎生期に一過的に出現し、層構造形成に重要な働きを行う。生後の大脳皮質においては、[[細胞死]]によって数が著しく減少する<ref name=Teissier2010><pubmed>20685999</pubmed></ref> 。生後の大脳皮質に散在するリーリン陽性の抑制性GABAニューロンは尾側[[基底核隆起]] (caudal [[gaglionic eminence]],CGE)を由来としており<ref name=Miyoshi2010><pubmed>20130169</pubmed></ref> 、上記のカハールレチウス細胞(興奮性ニューロン)とは異なる。

　カハールレチウス細胞の産生される場所については、胎生期終脳原基の外套下部 /腹側外套 (VP/PSB) 、[[中隔野]] (pallial septum)、内側周辺部 (cortical hem)などの大脳皮質以外の領域で産生され、水平移動して大脳皮質に入る<ref name=Bielle2005><pubmed>16041369</pubmed></ref><ref name=Takiguchi-Hayashi2004><pubmed>14999079</pubmed></ref><ref name=Yoshida2006><pubmed>16410414</pubmed></ref> 。余談であるが、鳥類では、カハールレチウス細胞のような興奮性グルタミン酸ニューロンの水平移動は認められないが、GABA作動性抑制性ニューロン発生でみられる水平移動は観察されている<ref name=García-Moreno2018><pubmed>29298437</pubmed></ref>。

　終脳の発生過程では、外套下部(VP/PSB)や中隔野ではDbx1が一過的胎生10.5～13.5日齢に発現する。この領域はprogenitor poolとして、大脳皮質や大脳辺縁系に細胞を供給している。外套下部や中隔野で産生されたDbx1系譜神経細胞の一部は水平方向に移動して、大脳皮質の辺縁層のカハールレチウス細胞<ref name=Bielle2005><pubmed>16041369</pubmed></ref> や [[皮質板]]([[cortical plate]])に分布することが報告されている。この皮質板に広く分布するDbx1系譜神経細胞は興奮性グルタミン酸ニューロンであるが、約50%は生後0日目までにアポトーシスにより消失し、成体までにほぼ全ての大脳皮質のDbx1系譜興奮性グルタミン酸ニューロンは消失する<ref name=Teissier2010><pubmed>20685999</pubmed></ref> 。また、Dbx1-Cre-Floxed-[[ジフテリア毒素]] ([[DTA]])マウスを用いて、外套下部(VP/PSB)や中隔野に由来するカハールレチウス細胞を含むDbx1系譜細胞を除去すると、大脳皮質の領野形成や領域化に影響を与えることも報告されている <ref name=Griveau2010><pubmed>20668538</pubmed></ref>。

　外套下部(VP/PSB)由来のDbx1系譜神経細胞の一部は、扁桃体<ref name=Hirata2009><pubmed>19136974</pubmed></ref> や[[梨状葉]]<ref name=Shabangu2021><pubmed>33863910</pubmed></ref> に移動して、基底外側核の興奮性グルタミン酸ニューロンに分化することもわかっている (後述)。

　胎仔期のマウス終脳の外套下部で発現するDbx1はPax6の発現に依存している。一方、ニワトリ終脳の腹側外套では、Pax6が発現しているにも関わらずDbx1が発現しない。興味深いことに、ニワトリ終脳にPax6を強制発現するとDbx1の発現を誘導することができる。このことからDbx1プロモーター領域に存在するPax6応答配列は種を超えて保存されており、Pax6によるDbx1の発現誘導メカニズムは進化的に古い段階で獲得されていたことが推測される。<ref name=Yamashita2018><pubmed>29661783</pubmed></ref> (野村真先生より寄稿)。

　扁桃体は終脳辺縁系に属する組織であり、側頭葉の内側に位置している。扁桃体は約15の[[神経核]]から成り立つ。それぞれの神経核は形態や機能、発現している分子マーカーなどが異なり、さらに基底核原基や外套下部(VP/PSB)などの異なった領域を由来<ref name=Flames2007><pubmed>17804629</pubmed></ref> とし、複数の種類の神経細胞から構成されている<ref name=Waclaw2010><pubmed>20484636</pubmed></ref> 。

　扁桃体の細胞系譜を調べるためにDbx1-Cre ERT2 マウスを用いて、Dbx1系譜神経細胞の運命決定を行った結果、外套下部 (VP/PSB)で誕生した細胞は腹側へと移動し、扁桃体の[[基底外側複合体]]や[[皮質核]]を構成する多くのグルタミン酸作動性興奮性神経細胞へと分化した<ref name=Hirata2009><pubmed>19136974</pubmed></ref> 。

　一方で視索前領域(POA)由来のDbx1系譜神経細胞は発生の早い時期から側方へと移動し、扁桃体[[内側核]](medial amygdala)を構成するGABA作動性抑制性ニューロンに分化していた<ref name=Gelman2011><pubmed>22090484</pubmed></ref><ref name=Hirata2009><pubmed>19136974</pubmed></ref> 。興味深いことに、この結果は同じDbx1系譜神経細胞であっても発生領域によって、興奮性・抑制性と性質の全く異なる神経細胞に分化することを示唆している。

　また、[[視索前領域]] (POA)においては、FoxG1がDbx1の発現を直接、抑制することでDbx1の発現領域を限局させているとの報告<ref name=Du2019><pubmed>30843579</pubmed></ref> もある。

　[[性行動]]、[[攻撃行動]]、捕食者からの[[逃避行動]]などの[[内因性行動]]/[[本能行動]]に関与する扁桃体内側核を解析すると、Dbx1系譜神経細胞と[[FoxP2]]陽性細胞は排他的に分布していおり、それぞれの電気生理学的性質は異なっていた。また、Dbx1系譜神経細胞の多くは[[アロマターゼ]]陽性の細胞であった。内因性行動によって活性化される神経細胞を解析すると、Dbx1系譜神経細胞とFoxP2陽性細胞は、攻撃行動では雌雄とも活性化を示すが、性行動においては活性化される細胞群に雌雄差があった<ref name=Abecassis2020><pubmed>31811030</pubmed></ref> 。

　成体のDbx1-cKOマウスを組織レベルで解析すると、外側核のPmch+ニューロン、[[ニューロペプチドY]] ([[Npy]])+ニューロンや弓状核の[[アグーチ関連ペプチド]] ([[Agrp]])+ニューロンなど摂食に関係するペプチドを産生する神経細胞の減少が認められた。個体レベルの行動では、社会性行動の一種である捕食者の臭い（[[ラット]]の臭い)に対する逃避行動が低下しているだけでなく、[[コルチコステロン]]の上昇が認められなかった([[ストレス応答]]の異常)。一方、[[クッキー発見テスト]]では異常は認められなかったため、[[嗅覚]]系は正常であった。体重は雌雄とも通常食では変化しなかったが、高脂肪食、高カロリー食で体重の減少が認められた<ref name=Sokolowski2015><pubmed>25864637</pubmed></ref> 。これらの結果は、視床下部で一過的に発現するDbx1は視床下部外側核や弓状核の神経細胞分化・運命決定を制御することで、捕食者から逃避行動・ストレス応答・摂食などの内因性行動の基盤となる神経回路形成に寄与することを示唆する<ref name=Sokolowski2015><pubmed>25864637</pubmed></ref><ref name=Sokolowski2016><pubmed>27209204</pubmed></ref> 。

　Hox13ノックアウトマウス(Hoxa13-/-;Hoxd13 -/- )で肢芽におけるDbx2やEvx2の発現が消失することから、肢芽形成においてDbx2は[[Hox13]]の下流として働き、さらに下流でEvx2が働くと考えられる <ref name=Beccari2016><pubmed>27198226</pubmed></ref> 。Dbx2ノックアウトマウス(ホメオドメイン欠損型)の解析では、致死率は上昇するが、肢芽形成に異常は認められなかった <ref name=Beccari2021><pubmed>33497014</pubmed></ref> 。この報告から、Dbx2は肢芽形成におけるHox13の機能を担う主成分ではないと考えることができる。

　Dbx2はShh-Gli1シグナリングを介して、[[肝細胞癌]](Hepatocellular carcinoma)の成長を促進するとの報告もある<ref name=Hu2019><pubmed>30833799</pubmed></ref> 。

　Dbx2は[[グリオブラストーマ]]において、直接、[[neuron-restrictive silencer factor]] ([[NRSF]]、別名[[repressor element 1 (RE-1) silencing transcription factor]], [[REST]]) に結合して発現を上昇させることで、グリオブラストーマの増殖を促進させるという報告もある <ref name=He2022><pubmed>34463226</pubmed></ref> 。

　Dbx2のアストロサイトにおける発現は、生後初期([[P4]])では低いが、成体マウス(3ヶ月齢)では強いことが[[シングルセルRNAシーケンシング]を用いた研究で報告された<ref name=Guo2022><pubmed>36142685</pubmed></ref><ref name=Lattke2021><pubmed>34267208</pubmed></ref> 。この結果はDbx2はアストロサイトの成熟に伴って強く発現する転写因子であることを示唆している。