小脳神経細胞初代培養法によるカルモデュリン依存性タウ因子燐酸化反応の薬理学的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02671056
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 福永 浩司 熊本大学, 医学部, 講師 (90136721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山川 孝 熊本大学, 医学部, 助手 (10230327) ; 宮本 英七 熊本大学, 医学部, 教授 (50109659)
• Keywords: カルシウムイオン / カルモデュリン / プロテインキナ-ゼ / 小脳顆粒細胞 / 培養神経細胞 / グルタミン酸受容体 / 脳の可塑性 / 微小管蛋白質

Research Abstract

Ca^<2+>カルモデュリン依存性プロテインキナ-ゼII(CaMキナ-ゼII)は神経細胞に高濃度に存在し、神経伝達物質の生合成、放出および細胞骨格、収縮蛋白質の機能を調節している。従来の研究により、in vitroにおいて、Ca^<2+>/カルモデュリンによる活性化に伴い、酵素のN末端より286/287番目(α/βサブユニット)のスレオニンが自動燐酸化され、Ca^<2+>非依存型に変化することが知られている。今回、我々はこのCa^<2+>非依存型活性の発現を指標にして小脳顆粒細胞の初代培養系を用いて、本酵素の活性化機構について明らかにした。培養小脳顆粒細胞では、高K^+、Ca^<2+>イオノフォア刺激による細胞内Ca^<2+>濃度上昇に伴い、CaMキナ-ゼIIのCa^<2+>非依存型活性が上昇した。細胞をあらかじめ放射性無機燐酸でラベルし、刺激を加えた結果、本酵素のCa^<2+>非依存型活性の上昇は286/287番目のスレオニンの燐酸化の程度と相関した。次に興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸によるCaMキナ-ゼIIの活性化機構について解析した。グルタミン酸刺激により本酵素のCa^<2+>非依存型活性は上昇し、この効果は、グリシンによって増強され、Mg^<2+>およびグルタミン酸受容体のサブタイプであるNーメチルーDーアスパラギン酸(NMDA)受容体の阻害剤により完全に抑制された。以上の結果は、CaMキナ-ゼIIのCa^<2+>非依存型活性の発現に関して、これまでのin vitroの結果と一致した。さらにNMDA受容体の刺激により本酸素が活性化されたことは、本酸素の活性化が海馬CA1領域のシナプス伝達長期増強(Longーterm potenーtiation)の発現に必須であるという知見を支持するものである。現在さらに、小脳顆粒細胞におけるCaMキナ-ゼIIの標的蛋白質について検索している。タウ因子はCaMキナ-ゼIIの良い基質であり、神経細胞樹状突起に多く発現することから、標的蛋白質の一つと考えられる。

Research Products

• [Publications] Koji Fukunaga: "Activation of Ca^<2+>/calmodulinーdependent protein kinase II in cerebellar granule cells by NーmethylーDーaspartate receptor activation" Molecular and Cellular Neurosciences. 1. (1990)
• [Publications] Hideyuki Yamamoto: "Dephosphorylation of τ factor by protein phosphatase 2A in synaptosomal cytosol fractions,and inhibition by aluminum" Journal of Neurochemistry. 55. 683-690 (1990)