蛋白質リン酸化酵素PKB/AktおよびPKCを介する細胞死と細胞周期の制御機構

• Project/Area Number: 14033228
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 吉川 潮 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 教授 (40150354)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松崎 秀紀 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 助手 (80335463) ; 山本 利義 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 助手 (00324939)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2003: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2002: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 蛋白質リン酸化酵素 / PKB / Akt / PKC / ストレス / 細胞死 / 転写因子 / ゴルジ体 / ホスホリパーゼD / ストレス刺激 / 熱ショック / 過酸化水素処理

Research Abstract

PKB/AktおよびPKCは受容体刺激によりそれぞれ細胞膜脂質に由来するリピッドメッセンジャーにより活性化を受けることが知られており、また私どもはこれらの蛋白質リン酸化酵素が各種ストレス刺激によっても活性化を受け、ストレスによる細胞死および増殖の制御に関与することを明らかにしている。本研究では細胞増殖因子と熱ショックによるPKB/Aktの活性化機構を比較解析し、熱ショックはホスファチジルイノシトール3-キナーゼを介さずにPKB/Aktを活性型に変換し、その分子機構として受容体刺激により誘導されるPKB/Akt分子内のリン酸化反応を必要としないことを明らかにした。また、熱ショックは低分子量シャペロンHsp27との会合を介して活性型PKB/Aktの核周囲への集積をもたらし、核移行により細胞死を誘導する転写因子AFXをリン酸化反応により細胞質にとどめていることを示す結果を得た。一方、PKCファミリーのうちPKCδはチロシンリン酸化反応によりリピッドメッセンジャー非依存性の活性型に変換されるが、リン酸化部位特異的抗体を用いた解析によりセラミドによる細胞死誘導に際してPKCδがテロシンリン酸化を受け細胞質からゴルジ体へ移行することを見い出した。この際、チロシンリン酸化部位に変異を導入したPKCδではゴルジ体移行ならびに細胞死が誘導されないことから、ゴルジ体における活性型PKcδによる標的蛋白質のリン酸化反応がセラミドによる細胞死制御に重要な役割を果たしていると推定される。一方、脂質代謝酵素ホスホリパーゼDは細胞死の抑制に関与していると報告されているが、キナーゼ活性を持たないPKCδ変異体を用いた解析により、PKCδは蛋白質間相互作用によりホスホリパーゼD活性を疎外することが示され、ホスホリパーゼDはPKCδによる細胞死誘導の標的分子の一つであることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] Nishizuka, Y.: "Early studies of protein kinase C."Methods in Molecular Biology. 233. 9-18 (2003)
• [Publications] Oka, M.: "PKCδ inhibits PKCa-mediated activation of phospholipase D1 in a manner independent of its protein kinase activity."FEES Lett.. 554. 179-183 (2003)
• [Publications] Kajimoto, T.: "Ceramide-induced apoptosis by translocation, phosphorylation and activation of protein kinase Cδ at Golgi complex."J.Biol.Chem.. (in press). (2004)
• [Publications] Matsuzaki, H.: "Distinct activation mechanisms of protein kinase B by growth factor stimulation and heat shock treatment."Biochemistry. (in press). (2004)
• [Publications] Matsuoka, D.: "Activation of AtMEK1, an Arabidopsis mitogen-activated protein kinase kinase, in vitro and in vivo : Analysis of active mutants expressed in E.coli and generation of the active form in stress response in seedlings"Plant J.. 29・5. 637-647 (2002)
• [Publications] Saito, N.: "The family of protein kinase C and membrane lipid mediators"J. Diabetes Complications. 16・1. 4-8 (2002)
• [Publications] Oka, M.: "Dual regulation of phospholipase D1 by protein kinase C α in vivo"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 294・5. 1109-1113 (2002)
• [Publications] Irie, K.: "Establishment of a binding assay for protein kinase C isozymes using synthetic C1 peptides and development of new medicinal leads with protein kinase C isozyme and C1 domain selectivity"Pharmacol. Ther.. 93・2-3. 271-282 (2002)
• [Publications] Kikkawa, U.: "Protein kinase C δ. (PKCδ) : activation mechanisms and functions"J. Biochem.. 132・6. 831-839 (2002)
• [Publications] Yamamoto, T.: "Throsine phosphorylation of protein kinase C"Methods in Molecular Biology, Protein Kinase C Protocols. (in press).
• [Publications] Nishizuka, Y: "Historical overview : protein kinase C, phorbol ester and lipid mediators. Handbook of Cellular Signaling"Academic Press (in press).