| TBR1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 識別子 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| エイリアス | TBR1、TBR-1、TES-56、T-ボックス、脳 1、IDDAS、T-ボックス脳転写因子 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム:604616; MGI : 107404;ホモロジーン: 4807;ジーンカード:TBR1; OMA :TBR1 - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ウィキデータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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T-box, brain, 1は、脊椎動物の胚発生に重要な転写因子 タンパク質である。これは、 TBR1遺伝子によってコードされている。[5] [6]この遺伝子は、 T-Brain 1、TBR-1、TES-56、MGC141978など、いくつかの別名でも知られている。[5] TBR1は、共通のDNA結合ドメインを共有するT-boxファミリー転写因子 のTBR1サブファミリーのメンバーである。TBR1サブファミリーの他のメンバーには、EOMESやTBX21がある。TBR1はニューロンの分化と移動に関与しており、正常な脳の発達に必要である。TBR1は、発達中の6層からなるヒト皮質の第VI層内で、特に皮質の発達を制御するために、さまざまな遺伝子やタンパク質と相互作用する。 [7]研究によると、TBR1はアルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)、自閉症スペクトラム障害(ASD)などの主要な神経疾患に関与している可能性があることが示されています。
発見
TBR1は、1995年にカリフォルニア大学サンフランシスコ校のニーナ・アイルランド発達神経生物学センター研究所によって特定されました。当初TES-56と名付けられたこの遺伝子は、マウスの発達中の前脳の終脳小胞で主に発現していることがわかりました。TES-56のタンパク質産物は、胚発生中に対称性を確立する役割を果たすTボックス転写因子であるBrachyuryタンパク質と相同性があることが発見されました。そのため、Tボックス遺伝子( Tbx-1、Tbx-2、Tbx-3など)との関係から、TES-56はTBR1と改名されました。[6]
ヒトTBR1遺伝子とコード化タンパク質
ヒトTBR1遺伝子は、染色体2のプラス鎖のqアームに位置している。長さは8,954塩基対である。[5] TBR1は、T-box遺伝子のTBR1サブファミリーを構成する3つの遺伝子の1つである。TBR1サブファミリーを形成する他の2つの遺伝子は、EOMES(別名TBR2)とTBX21(別名T-BET)である。TBR1は、T-box Brain Protein、T-Brain 1、TES-56としても知られている。[6]コードされたタンパク質は682アミノ酸残基で構成され、予測分子量は74,053 Daである。6つのエクソンで構成されている。[5]
機能
Tbr1は転写因子と呼ばれるタンパク質で、DNAに結合して遺伝子のmRNAへの転写を制御します。有糸分裂後の 投射ニューロンで発現し、正常な脳の発達に重要です。Tbr1は発達中の嗅球で発現していることが示されています。Tbr1は発達中の大脳皮質でも観察されています。[6]
Tbr1 にはいくつかの機能があります。これには、発達過程、脳の発達、神経細胞の分化、軸索誘導、発達中の大脳新皮質におけるニューロンの調節への関与が含まれます。
神経分化
Tbr1 は、 Pax6および Tbr2とともに、グルタミン酸作動性投射ニューロンの分化に関与している。グルタミン酸作動性ニューロンは、活動依存的に、抑制性神経伝達物質GABAではなく興奮性神経伝達物質 グルタミン酸を生成および放出する。[8]放射状グリア細胞から有糸分裂後投射ニューロンへの移行は3 つの段階で起こり、それぞれが前述の転写因子の 1 つと関連している。最初の段階では、主に心室表面にある放射状グリア細胞で Pax6 が発現する。次のステップでは、細胞が中間前駆細胞に分化すると、Pax6 がダウンレギュレーションされ、Tbr2 が発現する。同様に、最終段階では、Tbr1 が有糸分裂後投射ニューロンへの移行を知らせるにつれて、Tbr2 が検出できないレベルまで極端にダウンレギュレーションされる。[9]
NMDARの変調
培養された海馬ニューロンでは、Tbr1とカルシウム/カルモジュリン依存性セリンキナーゼ(CASK)がCASK相互作用ヌクレオソームアセンブリタンパク質(CINAP)と相互作用し、プロモーター領域に作用してN-メチル-D-アスパラギン酸受容体サブユニット2b(NR2b)の発現を調節します。[10] Tbr1は、 NMDA受容体 の必須サブユニットであるNR1の転写調節因子です。[11]
軸索誘導
皮質発達の初期段階で分裂を停止し(有糸分裂後)、ニューロンに分化する細胞は、発達中の他のニューロンを適切な場所に導くための土台を築く上で重要です。Tbr1 は、大脳皮質の発達初期におけるニューロンの移動を助けます。これは主に、ニューロンが成長して移動できる基盤を形成するプレプレートの有糸分裂後ニューロンで発現します。転写因子として、Tbr1 は、細胞の細胞外マトリックスの一部を形成する Reln タンパク質をコードするRELNの発現を調節します。したがって、Reln 発現の調節を通じて、Tbr1 はニューロンが移動するマトリックスの形成を制御します。Tbr1 がなければ、ニューロンは適切に移動できません。[8]
組織と細胞の分布

Tbr1は転写因子であり、特定のDNA部位に結合して特定の遺伝子の活性を制御するタンパク質であり、細胞のDNAが存在する核に局在しています。Tbr1はGABA作動性ニューロンではなくグルタミン酸作動性ニューロンで発現しています。[8]
Tbr1 は主に、発達中の大脳皮質の早期に生まれた有糸分裂後ニューロン、特にプレプレートおよび第 VI 層のニューロンで発現しています。プレプレートは、発達中のニューロンの移動を助けるニューロンの構造ネットワークを形成します。ニューロンの連続的な移動によりプレプレートが分割され、その内側の細胞が皮質板を形成し、外側の細胞が辺縁帯を形成します。皮質板と辺縁帯は最終的に、成熟した大脳皮質に存在する新皮質と呼ばれる 6 つの皮質層に発達します。これらの層は I から VI まで番号が付けられ、層 VI が最も深く最初に形成され、残りの層はそこから外側に向かって成長します (V から I へ)。層 II から VI は皮質板から発達し、層 I は辺縁帯から形成されます。サブプレート、中間帯、脳室下帯、および脳室帯は、これらの発達中の皮質層の深部に向かって次第に見られます。 Tbr1の高発現は、発達中の皮質の辺縁帯、皮質板、および皮質下板で見られるが、脳室下帯ではほとんど発現が見られない。[8]脳室帯ではTbr1の発現は観察されていない。[8]
Tbr1発現の他の領域は、嗅球と嗅核、視床下部外側部、嗅脚内核、視床隆起である。[8]
非ヒトオルソログ
ヒトTBR1遺伝子の相同遺伝子は、チンパンジー、イヌ、ウシ、ラット、マウス、ゼブラフィッシュで特定されています。

マウス
マウスでは、TBR1は脳、眼、免疫系、中胚葉、胎盤の発達に機能することがわかっています。また、発達中のマウス脳のグルタミン酸作動性ニューロンの分化にも関与しています。Tbr-1はマウスとヒトの有糸分裂後の皮質ニューロンで発現していることが発見されました。マウス脳におけるTBR1の標的遺伝子の1つは、RELNまたはリーリンです。Tbr-1変異マウスはRELN発現が低下し、特に辺縁帯のカハール・レツィウス細胞で不適切なニューロン移動を引き起こすことがわかっています。 [12]
マウスを使った他の研究では、TBR1はFezf2の抑制因子であることが判明しています。また、皮質脊髄路の形成を負に制御することもわかっています。[13]
ゼブラフィッシュ
ゼブラフィッシュ Danio rerioの研究では、TBR1 は種を超えて高度に保存されていることが示されています。ゼブラフィッシュの TBR1 cDNAクローンは、リン標識プローブを使用してゼブラフィッシュの胚をスクリーニングすることによって取得されました。ゼブラフィッシュで見つかった TBR1 (zf-TBR1) は、ヒト(hu-TBR1)、アフリカツメガエル(x-EOMES)、およびマウス (mu-TBR1) の相同遺伝子と 83-97% のアミノ酸同一性があります。ゼブラフィッシュ TBR1 は前脳でのみ発現し、ゼブラフィッシュ胚の他の領域では発現しません。[14]
ナメクジウオ
TBR1の進化はナメクジウオでも研究されている。ナメクジウオBranchiostoma belcheriからTボックスを含むcDNAが単離され、Tボックス遺伝子のT-Brainサブファミリー、具体的にはTBR1のTドメイン相同性を持つことが判明した。[15]しかし、ナメクジウオには真の脳がなく、ナメクジウオの神経組織にはTBR1の転写産物は見つからなかった。[15]これは、ナメクジウオの系統が脊椎動物の系統から分岐した後に、TBR1の神経細胞での役割が脊椎動物で進化したことを示唆している。[6] [15]
遺伝子制御
TBR1は有糸分裂後のニューロンにおける遺伝子発現を正と負の両方で制御する。[16]
TBR1によって制御される遺伝子
Fezf2 は TBR1 によって制御される遺伝子です。Fezf2 の発現は大脳皮質の第 V 層で観察されます。大脳皮質は 6 層で構成されています。Fezf2 の発現は、第 V 層ニューロンから派生し、随意筋制御に関与する皮質脊髄路ニューロンの適切な発達と移動のために、第 V 層に限定されています。最近の研究では、第 VI 層で発現する TBR1 が Fezf2 遺伝子に直接結合し、第 VI 層での Fezf2 発現を阻害することが示されています。このように、TBR1 は Fezf2 の転写抑制因子として機能します。 [ 13] TBR1 の変異は、第 VI 層での Fezf2 発現と皮質脊髄路の奇形を引き起こします。第 V 層での TBR1 の異常な活性化は、皮質脊髄路の形成を排除します。[13]
Bhlhb5 はマウス脳の遺伝子マーカーであり、発達中の皮質の第 V 層ニューロンの尾部のアイデンティティの分化に関与し、TBR1 によって制御されています。尾部領域で高レベルで発現しますが、前頭皮質では通常観察されません。Tbr1 は前頭皮質で非常に高いレベルで発現し、尾部領域では非常に低いレベルで発現します。tbr1 ヌル変異体を使用して、Bhlhb5 は TBR1 が存在しない場合にアップレギュレーションされることがわかりました。この Bhlhb5 のアップレギュレーションから、tbr1 は尾部のアイデンティティを抑制し、前頭のアイデンティティを促進するという結論が導き出されました。[16]
Auts2遺伝子もTBR1によって制御されている。自閉症感受性候補2遺伝子(Auts2)は、発達中の皮質の前頭葉のアイデンティティのマーカーであり、精神遅滞や自閉症に関連している。[17] [18] Auts2は、大脳新皮質の転写因子TBR1の標的である。[16] TBR1は、Auts2遺伝子の結合と活性化の両方に関与している。[16]
共調節タンパク質
Tbr1はCASKと複合体を形成し、皮質の発達における遺伝子発現を制御します。Tbr1はCASKのグアニル酸キナーゼ(GK)ドメインに結合します。Tbr1のC末端ドメインは、このプロセスに不可欠であり、唯一の能力であることが判明しました。[7]海馬のニューロンのルシフェラーゼレポーターアッセイにより、Tbr1 / CASK複合体の発現が増加すると、NMDARサブユニット2b(NMDAR2b)、グリシントランスポーター、インターロイキン-7受容体(IL-7R)、OX-2遺伝子など、TBR1の下流の遺伝子のプロモーター活性が強化されることがわかりました。NMDAR2bの活性は最も大きく変化しました。[11]
Tbr1とCASKもRELN遺伝子の活性化に重要な役割を果たしている。ある研究では、CASKがTBR1の共活性化因子として働き、CINAP(CASK相互作用ヌクレオソームアセンブリタンパク質)と相互作用してTbr1と複合体を形成することが示唆されている。Tbr1/CASK/CINAP複合体はNMDAR2bとRELNの発現を制御し、どちらも長期増強に重要な役割を果たしている。[19]
Sox5 はTbr1 のもう一つの共調節タンパク質です。Sox5 は大脳新皮質の第 6 層ニューロンのマーカーです。Fezf2 の抑制を通じて、第 6 層皮質ニューロン内の第 5 層ニューロンのアイデンティティの抑制に役立ちます。TBR1 は Sox5 の下流調節に関与しています。Tbr1 ヌル変異体では Sox5 の発現が減少しました。[16] Sox5 は Tbr1 と相互作用して第 6 層皮質ニューロンの Fezf2 転写を制御することがわかっています。[13] [16]
Tbr1の発現を制御する転写因子
研究によると、Af9 タンパク質は6 層に分かれた大脳皮質の上層で Tbr1 のリプレッサーとして働き、それによって Tbr1 を下層 (プレプレート、サブプレート、第 VI 層) に限定しているようです。このプロセスは、ヒストン H3 リシン 79 (H3K79) をメチル化するメチルトランスフェラーゼ DOT1Lと Af9 の相互作用によって制御されます。DOT1L と Af9 の結合により、TBR1 転写開始部位での H3K79 のメチル化が促進され、 RNA ポリメラーゼ II (RNAPolII) の活性が阻害され、TBR1 の発現が減少します。[20] Af9 の変異体では、H3K79 のジメチル化が増加し、TBR1 の発現が増加します。[20]
臨床的意義
TBR1 は、アルツハイマー病(AD) やパーキンソン病(PD)につながる脳の変化に関係していると考えられています。TBR1 を発現するマウスでは、変性が AD や PD の発症に関係する基底前脳(ChBF)のコリン作動性ニューロンが、腹側パリウムから下パリウムに移動することが示されました。これは、TBR1 ヌルマウスを使用して確認されました。今後、研究者らは、ニューロンの移動とこれらの疾患との関連におけるアミロイド前駆体タンパク質(APP)の役割を調査する予定です。 [21]
NMDA受容体の機能低下は統合失調症に関与している。このNMDA受容体の機能低下は、統合失調症にも関連しているNMDA受容体2Bサブユニット(NR2b)の発現低下と相関している可能性がある。TBR1はタンパク質CINAPと複合体を形成し、NR2b遺伝子の転写を制御する役割を担っている。2010年のある研究では、TBR1とCINAPの発現低下が、死後の統合失調症患者の脳で観察されたNR2bサブユニットの発現低下の原因である可能性があると仮説が立てられた。しかし、死後の脳ではTBR1とCINAPの発現は有意に低下していなかったため、TBR1を介したNR2bの合成と処理が統合失調症患者のNR2b発現低下の原因ではないことが示唆されている。[22]
TBR1 の発現は、胎児期のコカイン曝露によってダウンレギュレーションされることが示されています。マウスモデルにおける出生前コカイン曝露は、基底部から背側前脳へのGABAニューロンの移動と背側前脳の放射状ニューロンの移動の両方の減少を引き起こしました。この曝露は TBR1 と TBR2 の発現も減少させました。しかし、さらなる研究により、コカイン曝露は TBR1 の発現を遅らせるだけで、永久的なダウンレギュレーションを引き起こさないことが示されました。したがって、出生前コカイン曝露モデルでは、これらの前駆細胞の移動と成熟の両方が遅れます。[23]
TBR1は神経学研究における免疫組織化学技術にも利用されている。これは、第6層の発達中の皮質ニューロン、視床前隆起、外套膜、背側前脳の同定に使用されている。終脳損傷に反応する幹細胞にTBR1が存在することは、脳のこの領域におけるこれらの細胞の正常な機能に関係している。[24]
この遺伝子の変異は髄芽腫の組織でも報告されている。[25]
この遺伝子の変異や遺伝子全体の欠失は、自閉症スペクトラム障害、知的障害、骨格、神経系、脳の異常を伴うてんかんなどの障害を引き起こすことが知られています。これは非常にまれな疾患で、2014年に初めて説明されて以来、2020年7月現在、世界中で40件の症例が記録されています。常染色体優性遺伝で、通常は新生突然変異ですが、まれに遺伝性変異が報告されています。
参照
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さらに読む
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