デンドリン

デンドリンは神経および腎臓のタンパク質であり、その正確な機能はまだ比較的不明ですが、脳と腎臓での位置はよく知られており、それが影響を及ぼす神経プロセスのいくつかも知られています。脳内では、デンドリンはニューロンに存在し、最も顕著な関連は睡眠不足です。睡眠不足は脳の一部の領域でデンドリンのレベルを増加させますが、この増加は重要ではなく、睡眠不足全体ではデンドリンのmRNAおよびタンパク質形態の減少を引き起こします。 ^[1]デンドリンは、他の2つのタンパク質、MAGI/S-SCAMおよびα-アクチニンとともに、脳のシナプス可塑性と記憶形成に関連しています。 ^[2] ニコチンレベルも脳内のデンドリン発現に影響を与えることが示されています。睡眠不足とは異なり、ニコチンは全体的なデンドリンレベルを増加させます。^[3] もともと脳特有のタンパク質であると考えられていましたが、現在ではデンドリンは腎臓にも存在することを示唆する証拠があります。^[4]デンドリンは腎臓内での位置に基づいて、糸球体症や腎疾患を検出するために使用されます。^[5] 腎臓内では、尿中タンパク質の損失を防ぐ働きもあります。^[6] デンドリンに関するほとんどの研究と情報は、ラットまたはマウスの脳に特化しています。

デンドリンは、マウス、ラット、ヒトで同様の構造をしています。^[6]このタンパク質は 2,067ヌクレオチドで構成され、親水性で、アミノ酸のプロリンを豊富に含んでいます。デンドリンは、プロテインキナーゼ C、カゼインキナーゼ 11、CAMP 依存性およびプロリン依存性キナーゼ、チロシンキナーゼによるリン酸化のための複数のコンセンサス サイトから構成されるプロテインキナーゼ基質です。驚くべきことに、このタンパク質構造には、長い α ヘリックスや β シートなどの二次構造パターンがありません。 ^[1] その名の通り、mRNA形式のデンドリンは、ニューロンの樹状突起によく見られます。^{[3]デンドリンのユニークな構造により、脳の}シナプス可塑性や腎臓の疾患検出 など、さまざまなプロセスに関与することができます。

デンドリンはもともとラットのニューロンで発見され、M. Neuner-Jehle によって脳特異的転写産物 464 によってコードされていました。1996 年に、6 匹のラットがアフィニティー精製されたポリクローナルウサギ抗デンドリン抗体を使用してテストされました。この技術を使用して、2 つの異なるタンパク質が特定され、そのうちの 1 つがデンドリンでした。デンドリンの発現は、睡眠不足のラットとコントロール ラットで測定されました。Neuner-Jehle は、ラットが睡眠不足の場合、デンドリンのレベルが減少することを発見しました。Neuner-Jehle はまた、脳切片を染色することによってデンドリンの発現の場所を研究し、デンドリンが最も豊富な領域を示すことができました。最も注目すべきは、前脳と海馬で最大のタンパク質が見つかったことです。この最初の研究の後、デンドリンは脳にのみ存在すると想定されていました。^[1]しかし、2006 年に Kawata らは、デンドリン タンパク質が腎臓にも存在することを発見しました。腎臓cDNAの酵母ツーハイブリッドスクリーニングにより、腎臓の足細胞にデンドリンが存在することが証明され、そこでデンドリンは細胞骨格タンパク質であるSS-SCAMとCIN85に結合することがわかった。^[4]

現在、デンドリンは脳と腎臓に存在することがわかっていますが、この2つの臓器のどこにでも発現しているわけではありません。デンドリンは、脳の非常に特定の部分と腎臓の特定の部分でのみ発見されています。脳内では、デンドリンは通常、前脳と海馬に存在し、腎臓内では、デンドリンは通常、スリット横隔膜と足細胞に存在します。このタンパク質の位置は、脳と腎臓の両方でその機能に直接影響を与える可能性があると考えられています。

デンドリンはシナプス後タンパク質^[4]であり、前脳と海馬に存在します。特に前脳では、大脳皮質と皮質下前脳＋中脳領域 (SFMA) に存在します。^[1] デンドリンは脳の他の部位ではまだ発見されていませんが、発現していることが知られている脳の部位では非常に豊富に存在します。脳のこれらの既知の部位では、デンドリンはアクチン 細胞骨格と関連しています。^{[7]デンドリンはニューロンの細胞体と}樹状突起に存在します。^[8] これは、細胞の構造を維持し、他の分子を細胞全体に移動させるのに役立つ細胞の部分です。 MAGI/S-SCAM は、ニューロンの細胞質内にデンドリンを保持するために使用され、タンパク質が核に拡散するのを防ぐ細胞骨格の構成要素です。ニューロン内のこの位置のため、デンドリンはシナプスから核への逆行性シグナル伝達に関与していると考えられています。^[2] この形式のシグナル伝達は通常の神経シグナル伝達の逆であり、シグナルが核からシナプスに渡されるのではなく、シナプスから核に渡されます。

デンドリンはマウスの糸球体形成時にも発現する。このタンパク質は通常、糸球体形成の初期の毛細血管ループ段階で発現し、これらのループの上皮側に線状のパターンを形成する。正常な成熟腎臓では、デンドリンはスリット隔膜近くの足場細胞にのみ存在する。 ^[7] 足場細胞は腎臓の上皮細胞で、容易に分裂せず、尿中タンパク質の損失を防ぐバリアとして機能する。^{[5] [6]デンドリンは腎臓の2つの}足場タンパク質 であるS-SCAM（シナプスの組織化に使用される）およびCIN85と相互作用する。この器官内で、デンドリンの機能には、尿中タンパク質の損失の防止と、樹状突起棘でのタンパク質間相互作用ウェブの形成が含まれる。^{[6] [4]}

スリット膜は腎臓の一部で、腎限外濾過を調節する。^[9]具体的には、血液と尿を分離する糸球体フィルターの一部である。スリット膜は非常に薄い分子シートで、主に血漿タンパク質を濾過し、糸球体の足細胞の足突起を分離する。^[10]スリット膜は細胞のアクチン細胞骨格に付着している。デンドリンタンパク質はこれらの足細胞に存在するため、デンドリンはスリット膜と定期的に会合する。^{[7] [10]}

デンドリンの正確な機能は不明ですが、デンドリンがどのようなプロセスに寄与し、潜在的に制御しているかを示すデータは大量にあります。デンドリンは通常、さまざまな行動の影響を受けます。最も一般的に研究されているのはラットで、デンドリンは長期の睡眠不足で減少し、急性のニコチン摂取で増加することが知られています。脳内では、デンドリンはシナプス後樹状突起棘のα-アクチニンと相互作用します。^[7] MAGI/S-SCAM、α-アクチニン、およびデンドリンは、シナプス後神経部位で三次複合体を形成します。この3つのタンパク質は、高密度のフィラメント格子（シナプス後密度またはPSD）をスパインの細胞骨格に接続するのを助け、シナプス可塑性および記憶形成にも関連しています。^[2]さらに、このタンパク質は腎臓内のネフリンおよびCD2APに結合し、細胞内シグナル伝達経路に役立ちます。デンドリンはスリット膜と連携して尿中タンパク質の損失を防ぐのに役立ちます。^[6]

デンドリンは、発見当初は睡眠不足と関連づけられていました。睡眠不足は、24時間眠らなかっただけでもデンドリンmRNA濃度の低下を引き起こします。睡眠不足により海馬のデンドリンmRNAがわずかに増加しますが、その増加はごくわずかです。大脳皮質内では、デンドリンmRNA濃度は変化しません。睡眠不足になると脳内のデンドリンレベルの一部が上昇したり変化しなかったりしますが、全体的にはデンドリンレベルは低下します。複数の研究により、デンドリンレベルと睡眠不足の間には相関関係があることがわかりました。^[1]デンドリンが脳内でどのような役割を果たしているかはまだ明らかではないため、デンドリンが関与するプロセスが睡眠不足によってどのように影響を受けるかは不明です。

デンドリン mRNA レベルは、ニコチン使用により青年期のラットの脳内で増加しますが、これらのタンパク質レベルは成体ラットでは変化しません。また、デンドリンの発現はコカインや被験者を新しい環境や異なる環境に置いたことで変化しないことも示されています。デンドリンが通常関連するタンパク質は、シナプスの修正や学習に関連するタンパク質である傾向があります。デンドリンの発現は、少量のニコチンでもこれらのプロセスや機能を変化させる可能性があります。ニコチン使用によるデンドリンの発現の増加は、主にラットの前脳領域で見られます。デンドリン mRNA のさらなる増加は、線条体でも見られます。^[3]

MAGI/S-SCAM、α-アクチニン、デンドリンのタンパク質トリオは、シナプス後肥厚部（PSD）を脊柱の細胞骨格に接続するのを助けます。空間的に制限されたデンドリンの合成は、シナプス細胞骨格の調節に寄与します。シナプス後細胞骨格は、シナプス可塑性と記憶形成に関与しており、デンドリンの発現がこれら2つの脳機能に役割を果たしていることを示唆しています。^[2] シナプスが損傷した場合、このタンパク質トリオは、シナプス機能を回復する能力、またはシナプス機能が脳の別の部分に引き継がれる役割を果たす可能性があります。デンドリンが記憶形成に関与していることは、睡眠不足やニコチン摂取などの外部の影響が、記憶の形成や保存方法を変えたり影響を与えたりできることも示唆しています。

デンドリンのダウンレギュレーションは睡眠不足によるもので、睡眠不足はニューロン内のデンドリンの数を減少させます。^[1] 睡眠不足は最も顕著な調節を引き起こし、脳内のあらゆる場所でデンドリンのmRNAとタンパク質の減少を引き起こすわけではありませんが、デンドリンレベルの最も顕著な変化は全体的な減少です。デンドリンは腎臓でCD2APによって調節され、ポドサイトの核へのデンドリンの移動を助けます。この移動は主にポドサイト上皮細胞で損傷または細胞死が発生したときに発生します。^[10]

腎臓の糸球体が損傷すると、デンドリンタンパク質がスリット膜内のポドサイト核に移動する。このタンパク質のポドサイトへの移動は、ポドサイトのアポトーシスと関連している。ポドサイト細胞が自ら死滅する作用により、デンドリンが核に移動する証拠がある。ポドサイトが損傷すると、シルト膜が崩壊し、タイトジャンクション、つまり細胞間結合が形成される。デンドリンはポドサイトのアポトーシス促進に関与していることが示されている。^{[10]アポトーシスはポドサイト}上皮細胞 の減少につながり、タンパク尿を引き起こし、糸球体硬化症に至る可能性がある。このデンドリンの移動は、腎臓の損傷や腎臓病の診断に役立つ可能性がある。腎臓におけるデンドリンの位置は、糸球体硬化症の段階と、アポトーシスで失われたポドサイトの数を判断するのに役立つ可能性がある。 ^[5]