nodal

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NODAL

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/03/30 07:22 UTC 版)

NODAL
PDBに登録されている構造 PDB オルソログ検索: RCSB PDBe PDBj PDBのIDコード一覧 4N1D
識別子
記号	NODAL, HTX5, nodal growth differentiation factor
外部ID	OMIM: 601265 MGI: 97359 HomoloGene: 8417 GeneCards: NODAL
遺伝子の位置 (ヒト) 染色体 10番染色体 (ヒト)[1] バンド データ無し 開始点 70,431,936 bp[1] 終点 70,447,951 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス) 染色体 10番染色体 (マウス)[2] バンド データ無し 開始点 61,253,751 bp[2] 終点 61,261,117 bp[2]
遺伝子オントロジー 分子機能 • 受容体リガンド活性 • cytokine activity • type I activin receptor binding • morphogen activity • transforming growth factor beta receptor binding • growth factor activity 細胞の構成要素 • 細胞外領域 • 細胞外空間 生物学的プロセス • trophectodermal cellular morphogenesis • left lung morphogenesis • nodal signaling pathway involved in determination of lateral mesoderm left/right asymmetry • neural fold formation • maternal process involved in parturition • cell fate commitment • 内胚葉の発生 • transforming growth factor beta receptor signaling pathway involved in primitive streak formation • floor plate morphogenesis • endodermal cell differentiation • epiblast cell-extraembryonic ectoderm cell signaling involved in anterior/posterior axis specification • SMAD protein signal transduction • embryonic pattern specification • polarity specification of proximal/distal axis • positive regulation of nodal signaling pathway involved in determination of lateral mesoderm left/right asymmetry • 消化器系発生 • positive regulation of cell-cell adhesion • 肺発生 • positive regulation of epithelial cell proliferation • 胎座 • negative regulation of cell differentiation • positive regulation of pathway-restricted SMAD protein phosphorylation • mesoderm formation • negative regulation of androgen receptor signaling pathway • gastrulation with mouth forming second • anatomical structure formation involved in morphogenesis • positive regulation of DNA-binding transcription factor activity • regulation of stem cell population maintenance • formation of anatomical boundary • embryonic placenta development • in utero embryonic development • negative regulation of transcription by RNA polymerase II • negative regulation of trophoblast cell migration • 組織の形態形成 • BMP signaling pathway • 神経系発生 • positive regulation of angiogenesis • embryonic heart tube development • nodal signaling pathway • stem cell population maintenance • 多細胞個体の発生 • heart looping • embryonic process involved in female pregnancy • 心臓発生 • positive regulation of cysteine-type endopeptidase activity involved in apoptotic process • 脳発生 • axial mesodermal cell fate specification • 脈管構造発生 • positive regulation of activin receptor signaling pathway • determination of left/right symmetry • maternal placenta development • regulation of signal transduction • 原腸形成 • trophectodermal cell differentiation • mesendoderm development • positive regulation of cell population proliferation • positive regulation of ERK1 and ERK2 cascade • embryonic cranial skeleton morphogenesis • 肝臓発生 • positive regulation of vascular endothelial growth factor production • cell migration involved in gastrulation • negative regulation of chorionic trophoblast cell proliferation • anterior/posterior axis specification • 遊走 • regulation of gastrulation • primitive streak formation • negative regulation of cell development • positive regulation of transcription by RNA polymerase II • digestive tract morphogenesis • positive regulation of SMAD protein signal transduction • anterior/posterior pattern specification • inhibition of neuroepithelial cell differentiation • 細胞発生 • regulation of signaling receptor activity • regulation of apoptotic process • regulation of MAPK cascade • シグナル伝達 出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
種	ヒト	マウス
Entrez	4838	18119
Ensembl	ENSG00000156574	ENSMUSG00000037171
UniProt	Q96S42,H7C0E4	P43021
RefSeq (mRNA)	NM_018055 NM_001329906	NM_013611
RefSeq (タンパク質)	NP_001316835 NP_060525	NP_038639
場所 (UCSC)	Chr 10: 70.43 – 70.45 Mb	Chr 10: 61.25 – 61.26 Mb
PubMed検索	[3]	[4]
ウィキデータ
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NODALは、ヒトでは10番染色体（英語版）長腕22.1（10q22.1）に位置するNODAL遺伝子によってコードされている分泌型タンパク質である^[5][6][7]。NODALはTGF-βスーパーファミリーに属する。このスーパーファミリーに属する他のタンパク質の多くと同様に初期胚発生に関与しており、原始線条の前部に位置する原始結節（英語版）から側板中胚葉へのシグナル伝達に重要な役割を果たしている^[8][9]。

Nodalシグナルは中胚葉や内胚葉（英語版）の形成やその後の左右軸構造の形成といった、発生の非常に初期段階に重要である^[10][11][12]。さらに、Nodalは神経のパターン形成や幹細胞の維持に重要な機能を果たしており^[7][12]、また左右の利き手の形成などその他多くの発生過程にも関与しているようである^[11][13]。

原腸形成の誘導

原始結節はNodalを産生しながら一次形成体として機能し、Nodalは初期胚発生と原腸形成（英語版）のためのシグナル伝達分子としてはたらく。原始結節の形成後、Nodalの分泌によって局所的な細胞遊走が誘導される^[14]。DKK1（英語版）などの二次的シグナルは細胞接着分子のアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションによって細胞遊走を可能にし、細胞の移動や類似した細胞との結合が可能となる^[15]。

Nodalの最初の波によって臓側内胚葉の原始線条との相対的な移動が誘導され、頭側または前側に前方臓側内胚葉（AVE）が発生する。AVEはNodalの発現後すぐにLefty（英語版）などの抑制因子の分泌を開始し、Nodalを抑制して前後軸パターンを確立する^[15]。

原始結節が頭側に伸長するにつれて、高濃度のNodalにさらされたエピブラスト（英語版）細胞は原始線条への移動を開始して内胚葉となり、中程度の濃度のNodalにさらされたエピブラスト細胞は中胚葉、Nodalによって刺激されなかった細胞は外胚葉となる。この過程によって、一層のエピブラストから成体組織の前駆となる三胚葉構造への転換がなされる。原始結節表面の繊毛の協調的作用により胚の左側ではNodalの濃度が高まり、下流のシグナル伝達カスケードによる後期発生段階での非対称な器官形成に先立って、左右濃度勾配が確立される。Nodalの欠損した場合には原腸形成に失敗し、生存することはできない^[14][15]。

シグナル伝達

→詳細は「Nodalシグナル伝達経路（英語版）」を参照

NodalはI型・II型セリン/スレオニンキナーゼ受容体に結合し、Cripto（英語版）がコレセプターとして作用する^[16]。SMAD2（英語版）/3を介したシグナル伝達とその後のSMAD4の核移行によって増殖と分化に関与する遺伝子の発現が促進される^[7]。また、Nodalはポジティブフィードバックループを介して自身の発現も活性化する^[12][16]。Nodalは受容体への結合に干渉するLefty A（英語版）、Lefty B（英語版）、Cerberus（英語版）、Tomoregulin-1といった阻害因子によって緊密に調節されている^[9][12]。

種特異性

Nodalは進化的に広く分布しているサイトカインである^[17]。Nodalが存在する生物種は脊椎動物に限定されず、その他の後口動物（頭索動物、尾索動物、棘皮動物）、カタツムリなどの前口動物でも保存されているが、線虫C. elegansやショウジョウバエにはNodalホモログは存在しない^[18][19]。またマウスやヒトではNodal遺伝子は1種類しか存在しないのに対し、ゼブラフィッシュにはsquint、cyclops、southpawの3種類、ツメガエルには5種類（xnr1–3、5、6）のパラログが存在する。ゼブラフィッシュのNodalホモログは互いに非常に類似しているが、異なる専門的役割を果たしている。SquintとCyclopsは中内胚葉の形成に重要であるのに対し、Southpawは心臓の非対称的形態形成や内臓の左右非対称性に大きな役割を果たしている^[20]。ツメガエルの場合、Xnr1とXnr2は原腸形成時の移動を調節しているのに対し、Xnr5とXnr6は中胚葉の誘導に関与している^[21]。マウスでは、Nodalは左右非対称性、神経のパターン形成、中胚葉の誘導への関与が示唆されている。

機能

Nodalシグナルは、種特異的な形で中胚葉形成を調節している。ツメガエルでは、Xnrが帯域（marginal zone）に沿った中胚葉の背腹軸形成を制御している。ゼブラフィッシュでは、SquintとCyclopsが中胚葉の動植軸形成を担っている。ニワトリ、マウスでは、それぞれVg1、Nodalがエピブラストにおける原始線条形成を促進する^[12]。 ニワトリの発生においては、Nodalはコラーの鎌（英語版）に発現している^[22]。マウスでは、Nodalがノックアウトされた場合には原始線条は存在せず、中胚葉形成に失敗するため、発生は原腸形成直後で停止することが示されている^[23][24][25]。

中胚葉への決定と比較して、内胚葉への決定にはより高度のNodalの発現を必要とする。ここではNodalはMixファミリーホメオボックスタンパク質を刺激し、これらはSMADと相互作用して内胚葉特異的遺伝子のアップレギュレーションと中胚葉特異的遺伝子の抑制を行う^[12]。

また、脊椎動物における内臓器官の左右非対称性もNodalシグナルを介して確立される。Nodalは当初は胚内で対称的に発現しているが、原腸形成後は個体の左側に限定された非対称的分布を示す^[7][12]。この現象は後口動物の間で高度に保存されている^[26][27]。2008年にはカタツムリでもNodalのオルソログが発見され、左右非対称性に関与していることが示された^[27]。

前部神経組織の発生を可能にするため、Nodalシグナルは中内胚葉と左右非対称性の誘導後には抑制される必要がある^[12][16]。

マウスやヒト胚性幹細胞（hESC）を用いた研究では、Nodalが幹細胞の自己複製や多能性の維持に関与している可能性が示されている。hESCにおけるNodalの過剰発現は細胞分化の抑制をもたらす。反対に、Nodalやアクチビンシグナルの阻害はhESCの分化を可能にする^{[7][12][28][29]}。

出典

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関連文献

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外部リンク

• nodal protein - MeSH・アメリカ国立医学図書館・生命科学用語シソーラス（英語）