リン酸化酵素PDK1による活性調節がPKCの神経系での機能発揮に及ぼす役割の解明

• Project/Area Number: 15790135
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 関 貴弘 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助手 (50335650)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: PKC / PDK1 / リン酸化 / トランスロケーション / アポトーシス

Research Abstract

PDK1はPKCのactivation loop (AL)をリン酸化し、PKCを成熟させる酵素である。このPDK1によるALリン酸化を抑制することがPKCターゲティング機構にどのような影響が現れるかを検討するため、PDK1の偽基質であるδALPIFを作製した。δALPIFはγ-およびδ-PKC-GFPのALリン酸化、キナーゼ活性を抑制するとともに、受容体刺激時にγ-,δ-PKC-GFPが細胞質から細胞質へと一過性にトランスロケーションした後に再び細胞質へ戻る(リトランスロケーション)までの時間を延長させることが分かった。このリトランスロケーションの遅延のメカニズムを詳細に検討するため、PDK1によりリン酸化を受けるγ-,δ-PKC-GFPのALに存在するスレオニン残基をアラニンに置換した変異PKC-GFP(PKC-ALM(ALmutant)-GFP)を作製した。γ-,δ-PKC-ALM-GFPにおいては、受容体刺激による細胞膜へのトランスロケーションは野生型PKC-GFPと同様に起こるが、その後のリトランスロケーションの遅延が見られた。同様の現象はPKCのキナーゼ活性を消失させた変異PKC-GFPでも観察された。受容体刺激によるPKCのトランスロケーションは一過性の細胞内Ca^<2+>濃度上昇と細胞膜でのジアシルグリセロール産生増大によって起こると考えられている。PKC-ALM-GFPにより、細胞内Ca^<2+>濃度の変化には影響しないが、ジアシルグリセロールが細胞膜で増大したままになることが明らかとなった。以上の結果より、PKCのALリン酸化の抑制は、PKCのキナーゼ活性を低下させ、ジアシルグリセロール分解を抑制し、それによりPKCのリトランスロケーションの遅延を引き起こすことが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Phosphorylation of PKC activation loop plays an important role in receptor-mediated translocation of PKC. (2005)
  • Author(s): Seki, T., Matsubayashi, H., Amano, T., Shirai, Y., Saito, N., Sakai, N.
  • Journal Title: Genes to Cells 10 Pages: 225-239
• [Journal Article] Role of C-terminal region in the functional regulation of rat serotonin transporter (SERT) (2005)
  • Author(s): Mochizuki, H., Amano, T., Seki, T., Matsubayashi, H., Mitsuhara, C., Morita, K., Kitayama, S., Dohi, T., Mishima, H.K., Sakai, N.
  • Journal Title: Neurochemistry International 46 Pages: 93-105
• [Journal Article] Involvement of α7- and α4β2-type postsynaptic nicotine acetylcholine receptors in nicotine-induced excitation of doparminergic neurons in the substantia nigra a patch clamp and single-cell PCR study using acutely dissociated nigral neurons (2004)
  • Author(s): Matsubayashi, H., Inoue, A., Amano, T., Seki, T., Nakata, Y., Sasa, M., Sakai, N.
  • Journal Title: Molecular Brain Research 129 Pages: 1-7
• [Journal Article] Antiepileptic effects of single and repeated oral administrations of S-312-d, a novel calcium channel antagonist, on tonic convulsions in spontaneously epileptic rats. (2004)
  • Author(s): Amano, T., Aihua, Z., Matsubayashi, H., Seki, T., Serikawa, T., Sasa, M., Sakai, N.
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences 95 Pages: 355-362
  • NAID: 10013335294
• [Journal Article] Adenoviral gene transfer of aspartoacylase ameliorates tonic convulsions of spontaneous epileptic rats. (2004)
  • Author(s): Seki, T., Matsubayashi, H., Amano, T., Kitada, K., Serikawa, T., Sasa, M., Sakai, N.
  • Journal Title: Neurochemistry International 45 Pages: 171-178
• [Journal Article] Postsynaptic α4β2 and α7 type nicotinic acetylcholine receptors contribute to the local and endogenous acetylcholine-mediated synatic transmissions in nigral dopaminergic neurons. (2004)
  • Author(s): Matsubayashi, H., Amano, T., Seki, T., Sasa, M., Sakai, N.
  • Journal Title: Brain Research 1005 Pages: 1-8
• [Publications] Seki, T., Matsubayashi, H., Amano, T., Kitada, K., Serikawa, T., Sasa, M., Sakai, N.: "Adenoviral gene transfer of aspartoacylase ameliorates tonic convulsions of spontaneous epileptic rats."Neurochemistry International. (in press).
• [Publications] Matsubayashi, H., Amano, T., Seki, T., Sasa, M., Sakai, N.: "Local and endogenous synaptic transmissions mediated via nicotinic alpha4beta2 and alpha7 type postsynaptic acetylcholine receptors in dopaminergic neurons of the substantia nigra."Brain Research. (in press).
• [Publications] Matsubayashi, H., Amano, T., Seki, T., Sasa, M., Sakai, N.: "Electrophysiological characterization of nicotine-induced excitation of dopaminergic neurons in the rat substantia nigra."Journal of Pharmacological Sciences. 93. 143-148 (2003)
• [Publications] Amano, T., Matsubayashi, H., Seki, T., Sasa, M., Sakai, N.: "Repeated administration of methamphetamine causes hypersensitivity of D2 receptor in rat ventral tegmental area."Neuroscience Letters. 347. 89-92 (2003)
• [Publications] Shiwa, T., Amano, T., Matsubayashi, H., Seki, T., Sasa, M., Sakai, N.: "Perospirone, a novel antipsychotic agent, hyperpolarizes rat dorsal raphe neurons via 5-HT_<1A> receptor."Journal of Pharmacological Sciences. 93. 114-117 (2003)