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ドレブリン

ドレブリン発見の歴史(初期の論文)

  • Shirao,T and Obata,K.”Two acidic proteins associated with brain development in chick embryo.”  J. Neurochem. 44: 1210-1216. (1985)
    ニワトリ視蓋の発達時における蛋白組成の変化を二次元電気泳動にて解析し,発生過程特異的な発現変化をする蛋白を8種類同定した。これらの蛋白は発生過程に従い増加するもの,減少するもの,一過性に増加し,その後減少するものの3種類に分けた。その中で,一過性の変化を示す蛋白(ドレブリン)を精製し,その生化学的性質を解析し,神経発達関連蛋白であることを明らかにした。(ドレブリンを発見した論文)
  • Shirao,T and  Obata,K. “Immunochemical homology of 3 developmentally regulated brain proteins and their developmental change in neuronal distribution.”  Dev. Brain Res. 29: 233-244  (1986)
    上記1の研究により同定・精製された神経発達関連蛋白に対するモノクローナル抗体及びポリクローナル抗体を作成し,免疫組織化学及びウェスタンブロッティングの手法を用いて,上記神経発達関連蛋白の発現を解析した。その結果この3種の神経発達関連蛋白は同一種と考えられ,幼若脳では神経組織以外にも発現しているが,成熟後は神経組織特異的発現をすることを発見した。
  • Shirao,T.,  Inoue,H.K.,  Kano ,Y. and  Obata,K. “Localization of a developmentally regulated neuron-specific protein S54 in dendrites as revealed by immunoelectron microscopy.”  Brain Res. 413: 374-378  (1987)
    上述の神経発達関連蛋白のうち分子量の一番大きなもの(ドレブリンA)の神経細胞内における局在を免疫電顕の手法により解析し,成熟ニワトリ脳においては神経細胞樹状突起に特異的に存在することを示した。
  • Shirao,T., Kojima,N.,  Kato,Y. and  Obata,K. “Molecular cloning of a cDNA for the developmentally regulated brain protein, drebrin.”  Mol.Brain Res. 4: 71-74  (1988)
    発生過程のニワトリ脳より作製したラムダgt11cDNAライブラリーから,前述の神経発生関連蛋白に対するモノクローナル及びポリクローナル抗体により免疫学的スクリーニング法を用いてcDNAクローンを単離,同定し,このクローンがコードする蛋白をドレブリンと命名した。(ドレブリン命名の論文)
  • Kojima,N., Kato,Y., Shirao,T. and Obata,K “Nucleotide sequences of two embryonic drebrins, developmentally regulated brain proteins, and developmental change in their mRNAs.”  Mol. Brain Res 4: 207-215  (1988)
    上記のcDNAクローンを用いて全長のドレブリンE2cDNAクローン及びドレブリンE1cDNAクローンを同定し,その配列を決定した。その結果ニワトリのドレブリンにはドレブリンE1,ドレブリンE2,ドレブリンAの三種類があることがわかり,またドレブリンはこれまでに報告されてきた蛋白とはまったく類似性をもたない新規タンパクであることがわかった。(ドレブリンcDNAの配列を決定した最初の論文)
  • Shirao,T.,Kojima,N., Nabeta,Y., and Obata,K.  “Two forms of drebrins, developmentally regulated brain proteins, in rat.”  Proc.Japan Acad 65: 169-172  (1989)
    ドレブリンがニワトリに特異的な蛋白なのか,それとも種を越えて保存されている神経発生関連蛋白なのかを明らかにするために,ラット脳をウェスタンブロッティング及び免疫組織科学的手法により解析した。その結果ドレブリンは種を越えて保存されていること,及びラットにおいては胎児型ドレブリンが一種類しか存在しないことが示唆された。(ほ乳類のドレブリンに関する最初の論文)
  • Shirao,T., Kojima,N. and Obata,K “Cloning of drebrin A and induction of neurite-like processes in drebrin-transfected cells.”  NeuroReport 3: 109-112  (1992)
    ドレブリンAの機能を解明するために,ドレブリンAの細胞内強制発現実験を行った。まず成熟ラット海馬よりcDNAライブラリーを作製し,ニワトリドレブリンクローンを用いてスクリーニングを行い,ラットドレブリンAのcDNAをクローニングした。次にこのcDNAを組み込んだ発現ベクターにより線維芽細胞にドレブリンAを強制発現させたところ,アクチン発現が増大し,線維芽細胞が神経細胞用の形態に変化した。このことからドレブリンAは神経細胞形態形成に関与していると考えられた。(ドレブリンAのクローニングと突起形成活性の発見)
  • Imamura, K.,Shirao,T.,  Mori ,K.and Obata,K. “Changes of drebrin expression in the visual cortex of the cat during development.”  Neurosci.Res  13: 33-41 (1992)
    上記の研究により,ドレブリンが神経細胞の形態変化特にシナプスの形態的可塑性に関与することが考えられたので,シナプス可塑性がよく研究されているネコ大脳視覚領におけるドレブリンの発現量の変化を生化学と免疫組織額により解析し,ドレブリンの発現量の減少とシナプス可塑性が高まっていると考えられる感受性期の終わりの関係を発見した。(シナプス可塑性とドレブリンに関する最初の論文)
  • Kojima,N., Shirao,T. and Obata,K “Molecular cloning of a developmentally regulated brain protein chicken drebrin A and its expression by alternative splicing of the drebrin gene” Mol. Brain Res.19: 101-114  (1993)
    同一種におけるドレブリンの全アイソフォームのcDNAをそろえて,各ドレブリンアイソフォームの発現を組織別にRNAレベルで明らかにし,ニワトリドレブリンの遺伝子構造も解析した。またRNAプロテックションアッセイ法を用いて,各アイソフォーム別の発現量の詳細な測定を行った。(ドレブリン遺伝子のオールタナティブスプライシング)
  • Toda,M., Shirao,T., Minoshima,S., Shimizu ,N., Toya,S. and Uyemura,K.”Molecular cloning of cDNA encoding the actin-binding protein, human drebrin E and Chromosomal mapping of drebrin gene #.”  Biochem.Biophys.Res.Commu. 196: 468-472 (1993)
    人におけるドレブリンのcDNAのクローニングを行い,またドレブリンの遺伝子座を決定した。この研究結果により,ドレブリンに起因する病気の検索が可能となった。(ヒトドレブリンのクローニング)
  • Asada,H., Uyemura,K. and Shirao,T. “Actin-binding protein, drebrin, accumulates in submembranous regions in parallel with neuronal differentiation.”  J. Neurosci. Res. 38: 149-159 (1994)
    培養細胞を用いて免疫組織化学によりドレブリンとアクチン細胞骨格との関係を明らかにした。小脳顆粒細胞及びヒト株化神経芽細胞SY5Yを用いて,神経細胞が分化する際のアクチン細胞骨格の変化を明らかにした。次に,とそのときのドレブリンの分布の変化を調べ,神経細胞が分化するとドレブリンが細胞膜直下に移動し,アクチンと共在するようになることを示した。また同時にドレブリンが結合したアクチン細胞骨格はサイトカラシンに対して抵抗性になることを明らかにした。(ドレブリンのアクチン結合能を示唆した論文)
  • Shirao,T., Hayashi,K., Ishikawa,R., Isa,K., Asada,H., Ikeda,K. and Uyemura,K. “Formation of thick curving bundles of actin by drebrin A expressed in fibroblasts.” Exp. Cell Res. 215:145-153 (1994)
    ドレブリンの強制発現による線維芽細胞の形態変化のメカニズムをアクチン細胞骨格の再構築の視点から解析した。その結果,ドレブリンの発現量増加はストレスファイバーの消失を惹起し,その代わり,正常の線維芽細胞には決して観察されない,太い,曲がった線維を構成するようになることを明らかにした。(ドレブリンのアクチン構造制御活性を示した論文)
  • Ishikawa,R.,  Hayashi,K., Shirao,T., Xue,Y., Takagi,T., Sasaki,Y. and  Kohama,K. “Drebrin, a development-associated brain protein from rat embryo, causes the dissociation of tropomyosin from actin filaments” J. Biol. Chem. 269:29928-29933 (1994)
    上記のアクチン線維の構造変化がなぜ引き起こされるのかを明らかにすることを目的として,ドレブリンをまず精製し,次に,精製ドレブリンを用いてのアクチン線維に対する生化学的活性を解析し,ドレブリンはアクチンの重合,脱重合には変化を及ぼさないが,トロポミオシンやαアクチニンと競合的にアクチンに結合すること明らかにした。また,線維芽細胞の強制発現系を用いて生化学的解析結果が細胞内にも適用できることを明らかにした。(ドレブリンEのアクチン結合様式)
  • Ikeda,K., Shirao,T., Toda,M., Asada,H., Toya,S. and Uyemura,K. “Effect of neuron-specific actin-binding protein, drebrin A, on cell-substratum adhesion.” Neurosci. Lett. 194, 197-200 (1995)
    ドレブリンの細胞形態にに対する作用以外の活性を調べるために,まずドレブリン発現株化細胞を作製した。この細胞の気質に対する接着性を調べたところ,微小管とアクチン線維を破壊した細胞でも強い接着性を維持していることを明らかにした。(ドレブリンと細胞接着)
  • Kobayashi,S., Isa,K., Hayashi,K., Inoue,H.K., Uyemura,K. and Shirao,T. “K252a, a potent inhibitor of protein kinases, inhibits the migration of cerebellar granule cells in vitro” Dev. Brain Res. 90: 122-128 (1995)
    神経細胞体におけるドレブリンEの発現は細胞移動の時期に一致してその発現が最大となっている。そこで,ドレブリンの細胞移動に対する効果を調べるために,まず,小脳顆粒細胞再凝集培養法を確立した。次にリン酸化酵素阻害薬K252a投与により細胞移動を停止させたところ,ドレブリンの発現量が著減することを見いだした。(ドレブリンと細胞移動)
  • Harigaya, Y., Shoji,M., Shirao,T., and Hirai,S. “Disappearance of actin-binding protein, drebrin, from hippocampal sysnapses in Alzheimer’s Disease.” J. Neurosci. Res. 43: 87-92 (1996)
    ドレブリンはシナプス後部に局在し,シナプス可塑性に関与することが示唆されていたのでシナプス機能不全が想定されているアルツハイマー病患者の脳海馬におけるドレブリンの発現,分布を免疫組織化学により調べた。その結果ドレブリンはシナプス後部から消失していることがわかった。(アルツハイマー病におけるドレブリンの消失)
  • Ikeda,K., Kaub,P.A., Asada,H., Uyemura,K.,  Toya,S. and Shirao,T. “Stabilization of adhesion plaques by the expression of drebrin A in fibroblasts.” Dev.Brain Res. 91: 227-236 (1996)
    前接着性の変化がドレブリン発現量に依存性のものかどうかを明らかにするために,メタロチオネインプロモーターを用い多発現誘導ベクターを作製し,カドミウム刺激によりドレブリンの発現を変化させ,その際の接着班の安定性を解析した。ドレブリンの発現量が増すと,ビンキュリン発現量が増し,接着班の数も増え,且つサイトカラシン耐性となることがわかった。
  • Sasaki,Y., Hayashi,K., Shirao,T., Ishikawa,R. and Kohama,K “Inhibition by drebrin of the actin-binding activity of brain fascin, a protein localized in filopodia of growth cones.”  J. Neurochem.66: 980-988 (1996)
    神経軸索成長円錐から伸展するフィロポディア内のアクチン細胞骨格制御機構を明らかとするために,成長円錐内のアクチン結合蛋白を解析した。その結果,ファッシンはドレブリンと競合的にアクチン線維に結合すること,フィロポディア内のアクチン線維からはドレブリンが追い出されてファッシンが結合していることを,生化学的,且つ免疫組織科学的に証明した。(ドレブリンとファシン)
  • Hayashi,K., Ishikawa,R., Li-Hong,Y.,  HE,X., Takata,K., Kohama,K. and Shirao,T. “Modulatory role of drebrin on the cytoskeleton within dendritic spines in rat cerebral cortex.” J. Neurosci. 15: 7161-7170 (1996)
    ドレブリンのラット大脳神経細胞における役割を生化学と免疫組織化学を用いて明らかにした。生体脳においてドレブリンは神経細胞樹状突起スパインに局在すること,アクチン線維と結合していること,ドレブリンの結合したアクチン細胞骨格には,ミオシンI, II, V及びゲルゾリンが含まれていることを明らかにした。(ドレブリンによるスパイン内アクチン-ミオシン連関の制御)
  • Mammoto,A., Sasaki,T., Asakura,T., Hotta,I., Imamura,H., Takahashi,K., Matsura,Y., Shirao,T., Takai,Y. “Interactions of drebrin and gephyrin with profilin.” Biochem. Biophys. Res. Commun. 243: 86-89 (1998)
    (ドレブリンとプロフィリン)
  • Hayashi,K., Suzuki,K., and Shirao,T. “ Rapid conversion of drebrin isoforms during synapse formation in primary culture of cortical neurons.”  Devel. Brain Res. 111: 137-141 (1998)
    ドレブリンは神経発達関連蛋白であり,発生過程においてアイソフォームの発現パターンが変化することから,シナプス成熟のマーカーとして使える可能性が考えられた。そこで,初代培養神経細胞系及び生体脳を用いてドレブリンのアイソフォーム変換とシナプス成熟の相関を調べ,RT-PCRによるドレブリンのmRNAレベルでのアイソフォーム変換を調べることにより,容易にシナプスの成熟度を判定することができることを明らかにした。
  • P. Lappalainen, MM Kessels, MJTV Cope, and DG Drubin “The ADF homology (ADF-H) domain: A Highly exploited actin-binding module.” Mol. Biol. Cell 9: 1951-1959 (1998)
    ドレブリンはADF Homology Domainを持ったアクチン結合蛋白の一種に分類でき、ドレブリンの祖先は酵母にまでさかのぼれる。(ドレブリンタンパク質ファミリーの同定)
  • Toda,M., Shirao,T. and Uyemura,K. “Suppression of an actin-binding protein, drebrin, by antisense transfection inhibits neurite outgrowth in neuroblastoma B104 cells” Devl. Brain Res. 114: 193-200 (1999)
    ドレブリンの発現を押さえることにより神経細胞の形態形成が阻害されることが想定される。そこで,株化神経芽細胞B104にアンチセンスドレブリンcDNAを導入し,ドレブリンの発現を低下させた形質変換細胞を作り,その細胞に分化誘導をかけたときに形態形成が阻害されることを示した。
  • Hayashi ,K.and Shirao,T. “Change in the shape of dendritic spines caused by overexpression of drebrin in cultured cortical neurons” J. Neurosci. 19: 3918-3925 (1999)
    ドレブリンAの樹状突起スパインでの役割を直接的に証明するために,GFP融合ドレブリンA cDNAを初代培養大脳神経細胞に導入し,GFP融合ドレブリンAを発現させたところ,GFP融合ドレブリンAは樹状突起スパインに集積し,その結果スパインが長くなることがわかった。この結果はスパイン形態が1種の蛋白の集積量の変化によって制御されうることを世界で初めて証明することになった。(ドレブリンとスパイン形態。ある一つの蛋白合成量を変化させることによってスパインの形態を変化させることができることを示した、世界で最初の蛋白です。)
  • Hatanpaa, K., Isaacs, K.R., Shirao, T., Brady, DR. and Rapoport, S.I.” Aging of the human brain: Loss of synaptic proteins regulating plasticity.”  J. Neuropathol. and Exp. Neurol. 58: 637-643 (1999)
    アルツハイマー病患者海馬においてドレブリンの発現量が低下するが,本研究ではこのドレブリンの低下が他の脳の領野でも起きていること,正常人においても加齢によりドレブリンが減少することを示した。(ヒトの加齢とドレブリンの減少)
  • Hayashi K, Ishikawa R, Kawai-Hirai R, Takagi T, Taketomi A ,Shirao T “Domaoin ananlysis of the actin-binding and actin-remodeling activities of drebrin.” Experimental Cell Research 253: 673-680 (1999)
    ドレブリンのどの部分がアクチン線維の構造を変化させる活性をもつのかを.分子生物学の手法により解析し,ドレブリン蛋白のN末端部分にアクチン結合活性と構造変化活性があることを明らかにした。(ドレブリンのアクチン結合部位の決定)
  • Cheng,X-T., Hayashi,K. and Shirao,T. “Non-muslcle myosin IIB-like immunoreactivity is present at the drebrin ?binding cytoskeleton in neurons” Neurosci. Res. 36: 167-173 (2000).
    ドレブリンに対する抗体を用いて,樹状突起スパインのアクチン細胞骨格系には脳に特異的な非筋型ミオシンIIBが存在することを新規モノクローナル抗体をを用いて明らかにした。
  • Yamazaki,H., Takahashi,H., Aoki,T. and Shirao,T. “Molecular Cloning and Dendritic Localization of rat SH3P7” Eur. J. Neurosci. 14: 998-1008 (2001)
    ドレブリン相同蛋白がマウスリンパ球で見つかったので,ラットでこの蛋白をクローニングし,抗体を作製し,その脳内分布を明らかにした。(ドレブリンホモローグ)
  • Kobayashi,S., Shirao,T., and Sasaki,T. “Drebrin expression is increased in spinal motoneurons after axotomy.” Neuorsci. Lett. 311: 165-168 (2001)
    神経再生の際にも,発達過程における軸索生成長機構と同じような機構が働いていると考えられる。そこで,座骨神経節団子の脊髄運動神経におけるドレブリンの発現が上昇している可能性を調べ,ドレブリン発現上昇と再生時の軸索成長との関係を明らかにした。(神経再生とドレブリン)
  • Jin, Mi., Tanaka,S., Sekino,Y., Ren,Y., Yamazaki,H., Kawai-Hirai,R., Kojima,N. and Shirao,T. “A Novel Brain-Specific Mouse Drebrin: cDNA Cloning, Chromosomal Mapping, Genomic Structure, Expression, and Functional Characterization” Genomics 79:686-692 (2002)
    ドレブリンの新規アイソフォームを発見した
  • Takahashi, H., Sekino, Y., Tanaka S., Mizui, T., Kishi, S, and Shirao, T., “Drebrin-dependent Actin Clustering in Dendritic Filopodia Governs Synaptic Targeting of Postsynaptic Density-95 and Dendritic Spine Morphogenesis” J. Neurosci. 23:6586?6595 (2003)
    神経特異的ドレブリンアイソフォーム(ドレブリンA)の発現が樹状突起スパイン形成に重要な役割を果たしていることを培養細胞を使って明らかにした。
  • Kobayashi,R., Sekino,Y., Shirao,T., Tanaka,S., Ogura,T., Inada,K., and Saji,M. “Antisense knockdown of drebrin A, a dendritic spine protein, causes stronger preference, impaired pre-pulse inhibition, and an increased sensitivity to psychostimulant.” Neurosci. Res.49:205-217 (2004)
    ラット脳内のドレブリンAをノックダウンすると統合失調症様症状を呈する。
  • Butkevich, E., Huelsmann,S., Wenzel, D., Shirao,T., Duden, R., and Majoul, I. , “Drebrin is a novel Connexin-43 binding partner that links gap junctions to the submembrane cytoskeleton.” Curr. Biol. 14:650-658 (2004)
    ドレブリンはコネキシン43と結合してGAPジャンクションを機能的状態に保っていることを発見した。
  • Aoki, C., Sekino, Y., Hanamura, K., Fujisawa, S., Mahadomrongkul, V., Ren, Y., and Shirao, T. “Drebrin A is a Postsynaptic Protein that Localizes in vivo to the Submembranous Surface of Dendritic Sites Forming Excitatory Synapses” J. Comp. Neurol. 483: 383-402 . (2005)
    ドレブリンA特異抗体(DAS2)を開発し、生体脳におけるドレブリンAの局在を明らかにした。

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