NAKキナーゼ、別名ナンブ関連キナーゼ。非対称細胞分裂中、膜に関連するナンブタンパク質は、有糸分裂前駆細胞の半月状に位置し、主に2つの娘細胞のうちの1つに隔離されます。私たちは、ナンブのリン酸チロシン結合（PTB）ドメイン、Shc、およびインスリン受容体基質のPTBと物理的に相互作用する推定セリン/スレオニンキナーゼ、ナンブ関連キナーゼ（Nak）を特定しました。このドメインは、ナンブPTBドメインと相互作用するNak領域には存在しないNPXYモチーフに結合します。私たちは、ナンブPTBドメインが、Shc PTBドメインではなく、II型アミノ酸のペプチドを介してNakと相互作用することを発見しました。これは新しい特異的なタンパク質間相互作用を示唆しています。感覚器官におけるNakの過剰発現は正常な結果をもたらし、非対称細胞分裂の2つの娘細胞は同じ細胞運命を採用します。この遷移は、ナンブの表現型の喪失に似ており、ナンブの過剰発現によって引き起こされる細胞運命の変換とは対照的です。細胞運命の変換の頻度はナンブ遺伝子の量に敏感であり、これは物理的相互作用から期待されるものです。

ナンブタンパク質

タンパク質ナンブホモログは、NUMB遺伝子によってコードされるヒトタンパク質です。この遺伝子によってコードされるタンパク質は、発生中の細胞運命の決定に関与しています。この遺伝子によってコードされるタンパク質は、MDM2によってプロテアソーム依存的に分解される膜結合タンパク質であり、EPS15、LNX1、およびNOTCH1と関連していることが示されています。この遺伝子は、異なるアイソフォームをコードする4つの転写バリアントを持っています。ナンブタンパク質はNUMB遺伝子によってコードされており、そのメカニズムは進化的に保存されているようです。ナンブは無脊椎動物や哺乳類で広く研究されてきましたが、その機能は果物バエで最もよく理解されています。ナンブは発生中の非対称細胞分裂において重要な役割を果たし、これにより中枢神経系と末梢神経系の細胞運命が異なります。神経形成中、ナンブは母細胞の一方に局在し、したがって1つの娘細胞に選択的に分配されます。この非対称分裂は、ナンブを含む娘細胞に他の娘細胞とは異なる運命を与えます。

図1. ナンブタンパク質の構造。

細胞移動における役割

神経前駆細胞は最初に過形成領域で生成され、その後、標的位置に移動し、成熟して機能的なニューロンになります。ショウジョウバエの研究では、ナンブが細胞移動に関与していることが示され、変異体は軸索に沿ったグリア細胞の移動に欠陥を示します。それ以来、ナンブが化学走性信号受容体に結合して、異常なPKC（aPKC）を受容体複合体にリクルートする足場を形成するメカニズムが発見されました。一度活性化されると、aPKCはナンブをリン酸化し、前方のフィードフォワード応答を促進し、ナンブ化学走性受容体の結合を強化し、その後エンドソーム複合体を形成します。エンドサイトーシスは、受容体の活性化に応じて受容体媒介の指向移動を促進するために、化学誘引受容体を細胞の前方に再配置することをサポートします。

ユビキチン経路を介したNotchシグナル伝達の抑制

ナンブはNotchシグナル伝達活性を拮抗することによって細胞運命決定における機能的役割を果たします。この関係の背後にある分子メカニズムは、膜結合Notch1受容体のユビキチン化に依存しているようです。これを証明するために、ナンブのNotch1を一般化する能力は、Notch1シグナル伝達活性の機能的抑制に直接関連していました。ユビキチン経路は、特定のタンパク質をプロテアソーム分解のために直接ラベル付けすることによってタンパク質の回収を指示します。多段階プロセスを通じて、自由ユビキチンは最初に活性化酵素（E1）にリンクされ、その後結合酵素（E2）に転送され、リガーゼ（E3）に結合します。E3は特定のタンパク質基質にユビキチンを選択的に結合するためのアダプターとして機能します。ナンブの発現は、E3ユビキチンリガーゼItchとの相互作用を介して膜結合Notch1受容体をユビキチン化のために選択的にラベル付けすることがわかりました。ナンブとItchは協力して、活性化前に膜結合Notch受容体のユビキチン化を促進します。しかし、ナンブは受容体活性化後にのみNICD切断産物の分解を促進し、それをプロテアソーム分解のために標的化し、核への移行を防ぐようです。

参考文献:

1. Dho SE; et al. Characterization of four mammalian numb protein isoforms. Identification of cytoplasmic and membrane-associated variants of the phosphotyrosine binding domain. J. Biol. Chem. 1999, 274 (46): 33097–104.