cAMP依存性遺伝子の発現を終結させる新規分子機構

• Project/Area Number: 16657037
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岡本 光弘 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (90028613)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹森 洋 独立行政法人, 医薬基盤研究所・基盤的研究部, プロジェクトリーダー (90273672)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2004: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 塩誘導性キナーゼ / サイクリックAMP / CREB / TORC / プロテインキナーゼ / LKB1 / ステロイドホルモン / 転写共役因子 / cAMP / 14-3-3 / 細胞質核移行

Research Abstract

副腎皮質細胞においてACTHシグナルの下流にあるcAMP-PKA経路は多くのステロイド合成酵素遺伝子の発現を調節する。塩誘導性キナーゼ(SIK)はPKAの活性化によって誘導され、PKAで活性化されるCREB依存的な遺伝子の発現を終結させる。SIKがリン酸化する基質を検索した結果、TORC(Transducers of Regulatory Coactivators)という新規のCREB特異的転写共役因子を発見した。一方、SIKは癌抑制キナーゼの1つであるLKB1でリン酸化され活性化される。今回われわれは、LKB1を欠損した細胞内におけるステロイドホルモン合成酵素遺伝子の発現を検討した。またスタウロスポリンによってSIKを阻害した場合の遺伝子発現の動向も検討した。
その結果、TORCはSIKによりリン酸化されると核から細胞質へと移行する。この現象がSIKによるCREB抑制機構の中心であろう。興味深いことにSIKの上流にあるLKB1を欠くHeLa細胞ではTORCは常に核内に止まる。SIKのシグナル欠損をRNAiを利用して再現することを試みたが結果は必ずしも有意ではなかった。その理由はSIKには3種のアイソフォームが存在し、その1つを抑止しても他がそれを補完するからであろう。そこでSIK活性を阻害する低分子薬剤をスクリーニングした。CREレポーターを導入した293細胞(LKB1発現細胞)に種々の薬剤を投与し、CREレポーターの活性を測定した。その結果、スタウロスポリンがCREBの活性を促進させることが分かった。スタウロスポリンは種々のキナーゼを阻害することが知られている。そこでSIKに対するIC50を測定した。SIK1に対するIC50はin vitroで0.2nM、in vivo(培養細胞)で5nMあった。つまりSIKはスタウロスポリンに対して非常に感受性が高く、これまで報告されているスタウロスポリン感受性キナーゼであるPKCに匹敵する。したがってスタウロスポリンの濃度を低く抑えることにより、SIKの阻害効果に焦点を合わせて解析することが出来ると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Manganese superoxide dismutase activity in the rat adrenal. (2005)
  • Author(s): Raza, FS., Okamoto, M., Takemori, H., Vinson, GP.
  • Journal Title: Journal of Endocrinology 184 Pages: 77-84
• [Journal Article] Molecular identity and gene expression of aldosterone synthase cytochrome P450. (2005)
  • Author(s): Okamoto M., Nonaka Y., Takemori H., Doi J.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communication 338 Pages: 325-330
• [Journal Article] Molecular identification of adrenal inner zone antigen (IZA) as a heme-binding protein. (2005)
  • Author(s): Min, L., Strushkevich, NV., Harnastai, IN., Iwamoto, H., Gilep, AA., Takemori, H., Usanov, SA., Nonaka, Y., Hori, H., Vinson, GP., Okamoto, M.
  • Journal Title: FEBS Journal 272 Pages: 5832-5843
• [Journal Article] Manganese superoxide dismutase activity in the rat adrenal. (2005)
  • Author(s): Raza, F., Okamoto, M.et al.
  • Journal Title: Journal of Endocrinology 184 Pages: 78-84
• [Journal Article] Expression and localization of 25-Dx, a membrane-associated putative progesterone-binding protein, in the developing Purkinje cell. (2004)
  • Author(s): Sakamoto, H., Okamoto, M., et al.
  • Journal Title: Neuroscience 126 Pages: 325-334
• [Journal Article] The CREB coactivator TORC2 functions as a calcium- and cAMP-sensitive coincidence detector (2004)
  • Author(s): Screaton, RA., Okamoto, M., et al.
  • Journal Title: Cell 119 Pages: 61-74
• [Journal Article] Salt-inducible kinase-1 represses cAMP-response element-binding protein activity both in the nucleus and cytoplasm (2004)
  • Author(s): Katoh Y., Okamoto M.et al.
  • Journal Title: European Journal of Biochemistry 271 Pages: 4307-4319
• [Journal Article] Salt-inducible kinase in steroidogenesis and adipogenesis. (2004)
  • Author(s): Okamoto, M., et al.
  • Journal Title: Trends in Endocrinology and Metabolism. 15 Pages: 21-26