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NAKファミリー

NAKキナーゼ（numb-associated kinaseとしても知られる）。非対称細胞分裂の過程において、膜結合性のNumbタンパク質は分裂期の前駆細胞内で三日月状に局在し、2つの娘細胞のうち主として一方に偏在する。我々は、Numb関連キナーゼ（Nak）と呼ばれる推定セリン／スレオニンキナーゼを同定し、これがNumbのホスホチロシン結合（PTB）ドメイン、Shc、およびインスリン受容体基質（IRS）のPTBドメインと物理的に相互作用することを示した。PTBドメインはNPXYモチーフに結合するが、NumbのPTBドメインと相互作用するNak領域には当該NPXYモチーフは存在しない。我々は、ShcのPTBドメインではなくNumbのPTBドメインが、II型アミノ酸配列のペプチドを介してNakと相互作用することを見出し、これは新規かつ特異的なタンパク質間相互作用を示唆する。感覚器におけるNakの過剰発現により、非対称細胞分裂で生じる2つの娘細胞が同一の細胞運命を採用するようになり、この変化はnumb機能喪失表現型に類似し、Numb過剰発現によって誘導される細胞運命転換とは逆であった。さらに、細胞運命転換の頻度はnumb遺伝子量に感受性を示し、これは両者の物理的相互作用から予測される所見である。

Numbタンパク質

タンパク質Numbホモログは、NUMB遺伝子にコードされるヒトタンパク質である。本遺伝子産物は発生過程における細胞運命決定に関与する。コードされるタンパク質は膜結合性であり、MDM2によりプロテアソーム依存的に分解が誘導されること、ならびにEPS15、LNX1、NOTCH1と関連することが示されている。本遺伝子には異なるアイソフォームをコードする4種の転写バリアントが報告されている。Numbタンパク質はNUMB遺伝子によりコードされ、その作用機序は進化的に保存されていると考えられる。Numbは無脊椎動物および哺乳類で広く研究されているが、その機能はショウジョウバエで最もよく理解されている。Numbは発生過程における非対称細胞分裂に必須の役割を担い、中枢神経系と末梢神経系の細胞運命を分岐させる。神経発生の際、Numbは母細胞の一側に局在し、その結果、一方の娘細胞に選択的に分配される。この非対称分裂により、Numbを含む娘細胞は他方の娘細胞とは異なる運命を獲得する。

Numbタンパク質のタンパク質構造。 図1．Numbタンパク質のタンパク質構造。

細胞移動における役割

神経前駆細胞はまず増殖領域で産生され、その後標的部位へ移動し、そこで成熟して機能的ニューロンとなる。ショウジョウバエにおける研究により、変異体で軸索に沿ったグリア細胞移動の異常が認められることから、Numbが細胞移動に関与することが最初に示された。その後、Numbが走化性シグナル受容体に結合して、非定型PKC（aPKC）を受容体複合体へリクルートする足場（スキャフォールド）を形成する機構が明らかとなった。活性化されたaPKCはNumbをリン酸化し、これにより正のフィードフォワード応答が促進され、Numbと走化性受容体の結合が増強されるとともに、エンドソーム複合体の形成が誘導される。エンドサイトーシスは、受容体活性化に応答した受容体介在性の指向性移動を促進するため、ケモカイン受容体を細胞前縁へ再配置することを支持する。

ユビキチン化経路を介したNotchシグナル伝達の抑制

NumbはNotchシグナル伝達活性に拮抗することにより、細胞運命決定における機能的役割を発揮する。この関係の分子機序は、膜結合型Notch1受容体のユビキチン化に依存すると考えられる。これを裏付けるため、NumbによるNotch1のユビキチン化能は、Notch1シグナル伝達活性の機能的抑制と直接関連していることが示された。ユビキチン化経路は、特定タンパク質にプロテアソーム分解の標識を付与することにより、タンパク質の回収（分解）を制御する。多段階過程として、遊離ユビキチンはまず活性化酵素（E1）に結合し、次いで結合酵素（E2）へ転移され、さらにリガーゼ（E3）に結合する。E3はアダプターとして機能し、ユビキチンを特定のタンパク質基質へ選択的に転移させる。Numbの発現は、ホスホチロシン結合ドメインを介してE3ユビキチンリガーゼItchと相互作用することにより、膜上のNotch1受容体を選択的にユビキチン化標識することが見出された。NumbとItchは協調して、活性化前の全長膜結合型Notch受容体のユビキチン化を促進する。しかしNumbは、受容体活性化後には主としてNICD切断産物の分解を促進し、これをプロテアソーム分解へ標的化することで核内移行を阻止するように見える。

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.