「Dab1」の版間の差分

英語名: disabled 1、Dab1 遺伝子名: disabled homolog 1、またはdisabled 1、遺伝子シンボル：Dab1、またはDAB1  

　Dab1は中枢神経系において神経細胞を正常な位置に配置するのに必須の細胞内シグナル伝達分子で、さらに神経細胞の樹状突起の発達等にも関与していると考えられている。dab1遺伝子の欠損は大脳新皮質、海馬、小脳、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、reelerマウスと呼ばれる主にカハールレティウス（Cajal-Retzius）細胞から分泌されるReelinに遺伝子変異のある自然発症変異マウスや、ApoER2/VLDLRのダブルノックアウトマウスでも報告されている。ReelinはApoER2/VLDLRに結合し、ApoER2/VLDLRの細胞内ドメインには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刺激によってリン酸化を受けるDab1のチロシン５カ所を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Crk/CrkL-C3G-Rap1経路が、N-cadherinやIntegrin a5b1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。  

== 歴史的推移 ==

　1997年、チロシンキナーゼ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)（Drosophila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yotariマウスと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><pubmed>9716537</ref></pubmed>、（２）Reelinは脳表層に分布するカハールレティウス（Cajal-Retzius）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><pubmed>9716537</ref></pubmed>、（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</ref></pubmed>等から、Dab1はReelinシグナルを細胞内で伝達する役割を果たしているのではないかと推定された

　2000年になり、low density lipoprotein receptor-related protein 8 (LRP8またはApoER2）とvery low density lipoprotein receptor（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が明らかになり、さらに生化学的結合実験により、ApoER2とVLDLRがReelinのレセプターであることが示された。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ReelinシグナルをApoER2、VLDLRを介して受け取る事が示唆された。 　 　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。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PI3K、SOCS3、Nckbeta、Lis1、SFKs、Crkファミリータンパク質（Crk、CrkL）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、C3Gのジーントラップ系統マウス、及びSrcとFynのダブルノックアウトマウス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。  

　2004年には、dab1欠損マウスの海馬歯状回の顆粒細胞の樹状突起が野生型に比べて突起の数が減少していること、dab1欠損マウス由来の培養海馬神経細胞の樹状突起が短くなり、枝分かれの数も減少することが報告された。また、2006年、Dab1のノックダウン実験により、神経細胞の樹状突起形成が阻害されること、生後三日目からdab1を時期特異的にノックアウトした場合、海馬の樹状突起形成が阻害されることが、報告され、dab1は神経細胞の移動過程以外にも、神経細胞の樹状突起の発達にも関与することが示唆された。  

　2011年から現在にかけて、Dab1の下流分子としてN-cadherinとa5b1 integrinが神経細胞の移動を制御しいている可能性が示唆されている。これまでの観察で、培養神経細胞のReelin刺激が、Dab1リン酸化を介してCrk-C3G-Rap1パスウェイを活性化することが報告されていたことから、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ロコモーションと呼ばれる移動過程を、Integrin a5b1を介して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可能性が示唆された。  

== 分子構造 ==

[[Image:Fig1 Dab1 primary structure.png|thumb|500px|<b>図１　Dab1のドメイン構造</b>]]  

　マウスではオルタナティブスプライシングにより１３種のバリアントが存在することが報告されているが、発達過程の中枢神経系では555アミノ酸を持つバリアント、Dab1 p80が最も多く発現している。Dab1(p80)はN末端側からPhosphotyrosine-binding (PTB) domain、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、VLDLR、mPcdh18、APP、APLP1、 APLP2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plekstrin homology (PH)ドメイン様構造が含まれており、リン脂質（PtdIns4P and PtdIns4,5P2）に結合することが出来る。また、PTBドメインのN末端側には核移行シグナル(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。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、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。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。 興奮性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、両相同染色体に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、片方の相同染色体でY185・Y198に変異を持ち、もう片方の相同染色体の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。Y200の生理的役割は不明である。  

== サブファミリー ==

== 発現様式 ==

BGEM http://www.stjudebgem.org/web/view/probe/viewProbeDetails.php?id=1

ALLEN http://developingmouse.brain-map.org/data/search/gene/index.html?term=dab1

== Dab1の機能  ==

　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。大脳新皮質の興奮性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。早生まれの神経細胞は脳室帯(ventricular zone)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somal translocationと呼ばれる形式で、移動する。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locomotionと呼ばれる方式で移動する。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 electroporationによってdab1のノックダウンが行われた結果、dab1が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と樹状突起の発達が障害されていることが示された。この実験結果では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、樹状突起形成の発達障害はその二次的な影響との可能性も考えられるが、海馬において生後3日からに次期特異的に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、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た。また、dab1のコンディショナルノックアウトマウスを用いた実験では、早生まれの細胞ではsomal translocationが阻害され、遅生まれの細胞ではteriminal translocationが阻害されていることが示された。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、Notch、Dab2IP、N-WASP、mPcdh18、APP、APLP1、 APLP2、が知られている。

　一方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N-cadherinとIntegrinが関与していることが実験的に示唆されている。大脳新皮質神経細胞のReelin刺激により、Dab1のチロシンリン酸化が起こり、ここにCrkを介するC3Gの活性化、続くRap1の活性化が起こることが培養細胞を用いた実験により知られていた為、Rap1のエフェクターとして既に知られていたN-cadherinの関与が調べられた。実験では、Rap1の不活性化因子であるRap1GAPを強制発現させることにより、Rap1を不活性化した。これにより、神経細胞の移動が障害され、皮質板に侵入する神経細胞の割合が減少する。Rap1はN-cadherinの細胞内から細胞表面への輸送に関わっていることが知られていたことから、Rap1GAPとN-cadherinを同時に発現させた所、Rap1GAPによる神経細胞の移動障害が抑制されることが示唆された。この結果により、間接的ではあるが、Reelin-Dab1シグナルがRap1を介してN-cadherinの細胞表面への輸送制御を行うことにより、神経細胞移動を制御している可能性が示唆された。

 

 

== 関連語 ==

== 参考文献 ==