神経細胞の研究に有用な抗体 Anti-Neurofilament Antibody｜抗ニューロフィラメント抗体

神経細胞（ニューロン）の細胞骨格は、微小管、マイクロフィラメント（アクチンフィラメント）、およびニューロフィラメント（NF）で構成されています。 NFは中間径フィラメント（Intermediate Filament：IF）に属し、直径がアクチンフィラメント（6 nm）と微小管（24 nm）の中間（8 ～ 10 nm）であることが名前の由来です（Lee and Cleveland, 1996）。その長さは非常に変化しやすく、数μmに達することがあります。NF はニューロンでのみ生じ、哺乳動物の軸索で最も豊富な構造成分であり、形状と直径を定義します。 軸索の直径は、神経伝達速度の重要なパラメーターです（Yuan, et al. 2012, Laser-Azogui, et al., 2015）。

成熟したヘテロポリマーNFの主な構成要素は、ニューロフィラメント L（NF-L）、M（NF-M）、H（NF-H）であり、これらはすべてⅣ型中間径フィラメントです（下図左）。L、M、H は、それぞれ低分子量（~70 kDa)、中分子量（~160 kDa)、高分子量（~200 kDa）を表しています（Lee and Cleveland, 1996）。SDS-PAGEでの見かけの分子量は、荷電アミノ酸の含有量が高く、翻訳後修飾の度合いが高いため、理論的に予測された値とは大きく異なります（下図右）。NF-L、M、Hのほか、同じくⅣ型中間径フィラメントのα-インターネキシンもNFに含まれます（Yuan, et al., 2006）。 一方、Ⅲ型中間径フィラメントであるペリフェリンは、末梢神経系（PNS）の NF にのみ存在します（Yuan, et al., 2012）（下図左）。

左図：ニューロフィラメントタンパク質のドメイン構造
すべてのニューロンの中間径フィラメントは、N末端の頭部ドメイン、コイル1a、1b、2a/bから成る中心らせん状コア、可変的なC末端尾部ドメインで構成される（Laser-Azogui, et al., 2015）。

右図：マウス脳組織ホモジネート中のニューロフィラメントL/M/Hの検出（アルカリホスファターゼ染色）
実際に観測される分子量は、理論値と大きく異なっている。
NF-L: 61.5 kDa、NF-M: 95.9 kDa、NF-H: 117 kDa

NFのアセンブリは、NF-Lまたはα-インターネキシンと他のニューロンIFとの二量体形成から始まり、コイルドコイル二量体を形成するためにロッドドメインがパラレルに相互作用します。2つの二量体が逆平行で交互に集合し、四量体を形成します。この四量体は、NFの基本サブユニットまたはビルディングブロックと呼ばれます。四量体同士が結合してフィラメントの単位構造（ULF）となり、軸のように凝集して直径約16 nmの未成熟フィラメントを形成します 。最終的な成熟段階では、放射状の圧縮により柔軟なC末端尾部がフィラメント表面から出た「bottle brush」状の直径約10 nmのフィラメントが形成されます（Laser-Azogui, et al., 2015）（下図参照）。

NFは、成熟神経系で最も初期段階で見られる特徴の一つです（Ulfig, et al., 1997）。 NFは軸索に多く蓄積するため、免疫細胞染色（ICC）、免疫組織染色（IHC）およびウェスタンブロッティング（WB）で検出できる一般的なマーカータンパク質とされています。ペリフェリンは、末梢神経系（PNS）と中枢神経系（CNS）のニューロンを特異的に区別するために使用できます（Yuan, et al., 2012 b）。NFは、神経変性疾患または外傷性疾患による神経軸索損傷後に発現量が上昇するため、血液および脳脊髄液（CSF）の重要なバイオマーカーとしても使用できます（Khalil, et al., 2018）。この神経軸索損傷は、組織学的レベルでも観察できます。脳卒中モデルでは、誘発された虚血後にNFの完全性の低下が明らかになります。無傷のニューロンでマスクされた抗体エピトープがアクセス可能になり、虚血に影響された脳領域でより強い免疫反応性につながります（Mages, et al., 2018）。

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略号
IC：Immunocytochemistry、IHC：Immunohistochemistry、IP：Immunoprecipitation、WB：Western Blot