研究の背景

哺乳類の大脳新皮質は、脳表に対して類似した性質を持つの神経細胞が脳表面に並行に並んだ６層から成る層構造を基盤としています（図1C）。発生期の大脳新皮質において神経細胞は、脳深部の脳室帯で産生され、脳表に向い移動し、サブプレート細胞とCajal-Retzius細胞という特殊な細胞が作るプレプレートと呼ばれる細胞層の間に割り入る様に配置されます（図1A～B）。その後、神経細胞が樹状突起を分化させて発達し、細胞があまり分布しない辺縁帯（成体ではLayer1となる）と呼ばれる領域を形成します。（図1B～C）。後から誕生した神経細胞はこの先輩の神経細胞を追い越して、辺縁帯直下で移動を停止し最終分化を行います。次々と誕生してくる神経細胞がこの過程を繰り返すことにより、最終的には早生まれの神経細胞が脳の深い部分に、遅生まれの神経細胞が脳の表層側に分布することになります。この層構造形成での異常は、ヒトでは滑脳症等を引き起こし、重度の精神遅滞等の原因となることから、神経細胞を正しく配置させるメカニズムの理解は、再生医療や治療薬の開発等に非常に重要な知見となります。

reeler

滑脳症の原因遺伝子の1つであるreelinは、辺縁帯にあるCajal-Retzius細胞（図1A〜C）から分泌されるReelinをコードしており、この遺伝子に変異を持つマウスはreelerマウスと呼ばれ、大脳新皮質層形成機構を解明する為のモデルマウスとして古くから多くの研究がなされてきました（図1 D〜F）。reelerマウスでは脳室帯からの神経細胞の産生は正常に起こりますが、サブプレート細胞とCajal-Retzius細胞の間に入り込めず移動を停止してしまいます。後から誕生した神経細胞は先輩の神経細胞を追い越せず、最終的には早生まれの細胞が脳の表層側に、遅生まれの細胞が脳の深い部分に分布する異常な層構造が形成されます。

図2はreelerマウスでの神経細胞配置異常を、子宮内エレクトロポレーション法と呼ばれる方法で神経細胞を可視化して、実際に観察した結果です。この実験では遅生まれの神経細胞がEGFP（Enhanced Green Fluorescent Protein）という緑色に光る蛍光タンパク質でラベルされています。図2の左ではReelinタンパク質が発現している為、EGFPでラベルされた遅生まれの神経細胞が、正常に脳の表層側に移動しているのが観察されます。一方図2の右ではreelin遺伝子を欠いている為、EGFPラベルされた神経細胞が途中で移動を停止しているのが確認出来ます。

Reelin-Dab1シグナル伝達系

　これまでの多くの研究により、Reelinは神経細胞に発現するApoER2あるいはVLDLRに結合することが明らかにされてきました（図３）。Reelinのこれらの受容体への結合は、神経細胞内のDab1の特定のチロシン残基をリン酸化することで、下流のタンパク質を活性化し、神経細胞の移動や配置に大変重要な役割を果たしていることが明らかにされています。

Dab1によるターミナルトランスロケーションの制御

　Reelin-Dab1シグナルがどのように神経細胞の配置を制御し、大脳新皮質層形成に関与しているかは不明でしたが、我々は、正常な環境化で一部の神経細胞でのみdab1をノックダウンし、二次的な影響を排除した状態でin vivoのニューロン移動を観察しました。その結果、Dab1はニューロン移動の最終過程にあたるターミナルトランスロケーションに関与していること（PMID: 21697392）、その移動過程がIntegrin α5/β1により制御していることを明らかにしました（PMID: 23083738）

Dab1は核細胞質間シャトリングタンパク質である

　また、我々は、これまで細胞質でのみ働くと考えられてきたDab1が、核移行シグナル（NLS）2つと核外移行シグナル（NES）2つを持つ核細胞質問シャトルタンパク質である事を明らかにしました（図5、PMID: 17062576、PMID: 26209842）。Dab1がNLS配列とNES様配列を持つことから、EGFPとの融合タンパク質として、培養細胞に発現させ、核外輸送を担うCRM1の阻害剤であるLeptomycin Bを作用させた所、通常（図5右下、control）では細胞質に主に分布するDab1-EGFP融合タンパク質が、核に強く集積する様子が観察されました（図5右下Leptomycin B）。この観察結果より、Dab1が遺伝子発現の制御等に関与する可能性が示唆されました。現在は、Dab1が発生中の脳あるいは生後の脳で実際に核に存在するのか、また、存在するのなら、その働きは何かを解析しています。