「Dab1」の版間の差分

{{box|text=　Dab1は[[中枢神経系]]において[[神経細胞]]の正常な[[神経細胞移動|移動]]・配置に必須の細胞内アダプター分子で、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<ref><pubmed>16512359</pubmed></ref><ref name="honda"><pubmed>21253854</pubmed></ref>。''dab1''遺伝子の欠損は層構造を形成する[[大脳新皮質]]、[[海馬]]、[[小脳]]、あるいは核構造を形成する[[脳幹]]、[[脊髄]]等の神経細胞の配置に異常を引き起こす。同様な表現型は、[[リーリン|''reelin'']]（[[リーリン]]遺伝子に変異のある[[リーラー|''reeler'']]マウスと、[[Low density lipoprotein receptor-related protein 8|''low density lipoprotein receptor-related protein 8'']] ([[apoER2|''apoER2'']])と[[VLDL receptor|''very-low-density-lipoprotein receptor'']] ([[vldlr|''vldlr'']])のダブル[[ノックアウトマウス]]でも観察されている。様々な実験結果により、細胞外のリーリンがApoER2/VLDLRにより受容され、Dab1が細胞内でシグナルを伝達するシグナル伝達経路を形成していると考えられている。また、リーリン刺激によって[[リン酸化]]を受けるDab1の[[wikipedia:ja:チロシン|チロシン]]5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]]はこのシグナル伝達経路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]]-[[Rap1]]経路が、[[N-カドヘリン]]（N-cadherin）や[[インテグリンα5β1]]（Integrin α5β1)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、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 (Dab1)（[[ショウジョウバエ]]で同定されていた[[disabled-1|''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末端に[[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[[リーリン]]が1995年に報告されたリーラー（''reeler''）マウスの表現型（リーラー表現型）<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、リーラー表現型を示すことが知られていた[[Yotari|''yotari'']]マウスと[[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><ref><pubmed>9436647</pubmed></ref><ref><pubmed>9292716</pubmed></ref><ref><pubmed>10648895</pubmed></ref>、Dab1とリーリンとの関連性が示唆された。

　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がリーリンの[[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モチーフには、Dab1がそのPTBドメインを介して結合出来る事が示され、Dab1はApoER2、VLDLRを介してリーリンシグナルを受け取る事が示唆された<ref name="ref2" />。

　マウスでは[[wikipedia:ja:選択的スプライシング|選択的スプライシング]]により13種の[[wikipedia:ja:スプライスバリアント|スプライスバリアント]]が存在することが報告されている<ref name="crk" />が、発達過程の中枢神経系では555アミノ酸を持つスプライスバリアントである''dab1'' p80（図1、p80）が最も多く発現している<ref name="ref1" />。  

　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" />、[[Pcdh18]]<ref name="ref1" />（Pcdh18の場合はNPTS配列を持つ）、[[アミロイド前駆タンパク質]] (Amyloid precursor protein[[APP]])<ref name="ref2" />、[[Amyloid-like protein 1]] ([[APLP1]])<ref name="ref2" />、 [[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[[plekstrin homology]] (PH)ドメイン様構造が含まれており、[[リン脂質]]（[[ホスファチジルイノシトール-4-リン酸]] (PI(4)P)と[[ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸]] (PI(4,5)P)）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:ja:核移行シグナル|核移行シグナル]]([[wikipedia:Nuclear localization signal|Nuclear localization Signal]]: NLS)、PTBドメインのC末端側に二つの[[wikipedia:ja:核外移行シグナル|核外移行シグナル]]([[wikipedia:Nuclear Export Signal|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><pubmed>17062576</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="5F" />、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<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リーリンシグナルにとって必須であることが示された。このうちのY200以外の4つが特に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="feng"><pubmed>18981215</pubmed></ref><ref name="morimura" />。4つのチロシンリン酸化部位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の間で機能に冗長性を持つ。一方、両方の[[wikipedia:ja:対立遺伝子|対立遺伝子]]にY185・Y198両方に変異を持つマウスと、Y220・Y232両方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。しかしながら、片方の対立遺伝子でY185・Y198両方に変異を持ち、もう一方の対立遺伝子でY220・Y232両方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、YQXI配列を持つY185・Y198とYXVP配列を持つY220・Y232はそれぞれ独立の機能を持ち、さらにYQXI配列とYXVP配列間で相互依存する関係であることが示されている<ref name="feng" />。Y200の生理的役割は不明である。  

　[[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:mRNA|mRNA]]の発現分布を調べた報告<ref><pubmed>9716537</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[[皮質板]]（cortical plate:CP)での強い発現が顕著になり、[[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、[[中間帯]]（intermediate zone:IMZ）の上部で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の発現部位はリーリンを発現しているカハールレチウス細胞が存在する[[辺縁帯]]（marginal zone:MZ）と相互排他的なパターンになっている。  

　海馬では妊娠12.5日目には神経上皮細胞に弱く''dab1''のmRNAが観察され、妊娠14.5日目までに海馬の辺縁帯、[[錐体細胞層]]、脳室帯の三層が別れ、[[錐体細胞]]層に強い発現が観察されるようになる。また隣り合う歯状回の顆粒細胞層にも''dab1''の発現が観察される。海馬についても''dab1''の発現は生後3日でも維持される。また、大脳新皮質と同様、Dab1の発現領域はリーリンを発現するカハールレチウス細胞の存在する辺縁帯に隣接した領域で観察される。

　小脳については、妊娠13.5日目には脳室帯と外顆粒層の間の幼弱プルキンエ細胞群に発現が見られ、妊娠18.5日目から生後3日では、[[プルキンエ細胞]]層で発現が観察される。リーリンを強く発現する[[顆粒細胞]]が存在する外顆粒層に隣接して''dab1''を発現するプルキンエ細胞層が存在し、小脳においても相補的な発現パターンを示す。

　Dab1のタンパク質がどの細胞にどのような細胞内分布で局在しているのかは、[[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では神経細胞<ref><pubmed>9716537</pubmed></ref><ref><pubmed>19710317</pubmed></ref>、小脳ではプルキンエ細胞<ref><pubmed>12077184</pubmed></ref>に発現していることが報告されている。また、生体内における詳細な細胞内分布については不明である。  

　また、''dab1''を欠損した''scrambler''マウスや''yotari''マウスに''dab1''を[[wikipedia:ja:レトロウイルス|レトロウイルス]]や[[電気穿孔法#胎仔や組織の細胞の電気穿孔法|''in utero'' エレクトロポレーション法]]により導入し、''dab1''の発現をレスキューした場合においても、''dab1''を導入された神経細胞は''dab1''を欠損した神経細胞を追い越して脳表層まで到達し<ref name="sanada"><pubmed>15091337</pubmed></ref><ref name="morimura"><pubmed>19796633</pubmed></ref>、プレプレートスプリッティングも引き起こす<ref name="morimura" />ことから、''dab1''欠損による移動障害が主には細胞内在性に引き起こされていることが示唆されている。  

　''In utero''エレクトロポレーションによって移動神経細胞の''dab1''のノックダウンが行われた結果、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ることがわかった<ref name="dab1KD" /><ref name="sekine1"><pubmed>21697392</pubmed></ref><ref><pubmed>20720102</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始める部位は、移動を終えたばかりの未成熟神経細胞が辺縁帯直下で密に集まった領域である[[原始皮質帯]] (primitive cortical zone:PCZ) の下端近くであることが示されている<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細胞体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" />。一方、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、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。  

　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。現在までに[[Phosphoinositide 3-kinase]] ([[PI3K]])<ref><pubmed>12882964</pubmed></ref>、[[SOCS3]]<ref><pubmed>17974915</pubmed></ref>、[[NCKβ]]<ref><pubmed>14517291</pubmed></ref>、[[Lis1]]<ref><pubmed>14578885</pubmed></ref>、[[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''のダブルノックアウトマウス<ref name="crk"><pubmed>19074029</pubmed></ref>、及び''src''と''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、Crk/Crklの結合分子

''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等から、その下流分子として[[Rap1]]が注目された。Rap1は[[Rasファミリー低分子量Gタンパク質]]に属する[[低分子量Gタンパク質]]で、[[カドヘリン]]やインテグリンを介して細胞接着を制御する重要な分子であり、リーリンにより活性化されることが報告されている<ref name="crk" />。

　最近の研究では、早生まれのニューロン(マウス胎生12.5日)のdab1をノックアウトした場合、あるいは、Rap1を不活性化するGTPase活性化タンパク質（GTPase-activating protein, GAP）であるRap1GAPを強制発現させた場合両方で細胞体トランスロケーションが障害されること、Rap1GAPによる移動障害がN-カドヘリンの強制発現により、レスキューされること等から、リーリン-Dab1シグナルはRap1によるN-カドヘリンの活性化を介して、細胞体トランスロケーションの過程に関与している可能性が示唆されている。ただし、dab1の変異マウスにN-カドヘリンを導入するのみでは移動障害がレスキューされないことから、N-カドヘリン以外の分子の必要性が示されている。

　また、Rap1GAPを遅生まれのニューロン（マウス胎生14.5日）に強制発現した場合、多極性移動からロコモーションへの変換が障害され、この障害がN-カドヘリンの強制発現により、レスキューされること。また、細胞内ドメインを欠いたVLDLRを強制発現すると、同様に多極性移動からロコモーションへの変換が阻害され、この異常は恒常的活性化型Rap1により部分的にレスキューされること等から、Reelin-Dab1シグナルは、遅生まれのニューロンに対しては、Rap1-N-カドヘリン経路を介して多極性移動からロコモーションへの変換を促進していることが示唆された。しかしながら、dab1のコンディショナルノックアウトマウスにおいては、多極性移動からロコモーションの過程は障害されないとの報告もあり、Reelin-Dab1シグナルの多極性移動からロコモーションへの変換への関与については更なる検証が必要であると思われる。

　これらの実験結果では、遅生まれのニューロンが脳表で行うターミナルトランスロケーションに関してReelinシグナルがどのように関与しているかは不明であったが、リーリン受容体のノックダウンによって生じるターミナルトランスロケーション異常が、恒常的活性化型インテグリンの強制発現によりレスキューされることや、リーラーマウスでは脳表層でのインテグリンの活性化が見られないこと、Reelin刺激によってインテグリンのリガンドであるフィブロネクチンへの接着が促進されること等から、リーリン-Dab1シグナルが、C3G-Rap1経路を介してインテグリンの活性化を促進し、ターミナルトランスロケーションを制御している可能性が示唆されている。一方でb1インテグリン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、ニューロンの移動過程には大きな異常がないことが示されていることから、何らかの分子がターミナルトランスロケーションに関して補償的に働いている可能性が示唆されている。

また、Rap1のGAPの一つであるSpaIをプロモーター活性の強さの異なるベクターで強制発現した場合、弱いプロモーターで発現させた場合はターミナルトランスロケーションが障害され、強いプロモーターで発現させた場合では中間帯からの移動が障害されていた。この結果より、Rap1には中間帯での移動と、ターミナルトランスロケーション、二つの異なる移動過程に関わっている可能性が示唆された。さらに、Rap1の活性化を担うグアニンヌクレオチド交換因子（guanine nucleotide exchange factor、GEF）であるC3Gのドミナントネガティブ変異体（dominant negative mutant）を強制発現させた場合、ロコモーションはほとんど阻害されず、ターミナルトランスロケーションが主に障害されていた。これらの実験結果より、ロコモーションの過程ではRap1はC3G以外のGEFにより活性化され、ターミナルトランスロケーションの過程ではC3Gにより活性化される可能性が示唆されている。