培養細胞による細胞内Ca^<2+>作用に関する分子細胞生物学的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05454668
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 宮本 英七 熊本大学, 医学部, 教授 (50109659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 秀幸 熊本大学, 医学部, 講師 (60191433) ; 福永 浩司 熊本大学, 医学部, 助教授 (90136721)
• Keywords: プロテインホスファターゼ / CaMキナーゼII / 自己燐酸化反応 / 長期増強 / グルタミン酸受容体 / NMDA受容体 / 蛋白質燐酸化反応 / 海馬

Research Abstract

本年度は主として次の2研究に焦点をしぼった。
1)Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)のプロテインホスファターゼ2C(PrP-2C)による脱燐酸酸化反応
大腸菌で発現させたPrP-2Cを用いて、CaMキナーゼIIの脱燐酸化反応に伴った活性調節について調べた。自己燐酸化反応を行なうと、Thr286/287(alpha/betaサブユニット)が燐酸化され、活性の約60%がCa^<2+>非依存性に変わる。EGTA添加の下にさらにThr305/306が燐酸化され、カルモデュリン結合能が完全に阻害され、全活性は低下した。この自己燐酸化酵素をPrP-2CとMg^<2+>存在下にインキュベイトすると、Ca^<2+>非依存性活性は減少し、Ca^<2+>依存性を回復した。同時に、全活性も、ほぼ完全に回復した。自己燐酸化CaMキナーゼIIがPrP-2Cの基質になり、活性調節されるとの報告はこの研究が最初である。
2)海馬長期増強(LTP)に伴うCaMキナーゼII活性化反応
ラット脳海馬切片を用いてLTP誘発に伴うCaMキナーゼIIの活性化反応を調べた。CA1錐体細胞への興奮性入力線維シャファー側枝、交連線維)を短時間、高頻度刺激するとLTPが発現する。刺激に伴って、Ca^<2+>非依存性活性は有意に上昇し、少なくとも1時間以上持続した。自己燐酸化反応の亢進が確認された。全活性にも有意な上昇が見られた。NMDAグルタミン酸受容体の阻害剤であるAP5をあらかじめ投与しておくと、LTP誘発およびCaMキナーゼII活性化反応が認められなかった。以上の結果は、CA1のLTPにおいて、NMDA受容体活性化に続いて、CaMキナーゼII活性化反応の惹起されることが明らかになり、LTP誘導における酵素の役割が示唆された。

Research Products

• [Publications] K.Fukunaga: "Dephosphorylation of autophosphorylated Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by protein phosphatase 2C" J.Biol.Chem.268. 133-137 (1993)
• [Publications] K.Fukunaga: "Long-term protentiation is associated with an increased activity of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II" J.Biol.Chem.268. 7863-7867 (1993)
• [Publications] S.Hisanaga: "Dephosphorylation of microtubule-biniding sites at the neurofilaments-H tail domain by alkaline,acid,and protein phocphatases" J.Biochem.113. 705-709 (1993)
• [Publications] M.Nagano: "Comparative study of modification and degradation of neurofilament proteins in rats subchronically treated with allyl chloride,acrylamide or 2,5-hexanedione" Env.Res.63. 229-240 (1993)
• [Publications] S.Goto: "Cellular colocalization of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the rat cerebral cortex and hippocampus" Neurosci.Lett.149. 189-192 (1993)
• [Publications] M.Ohgushi: "Protein kinase Cinhibitors prevent impairment of emdothelium-dependent relaxation by oxidatively modified LDL" Arteriosclerosis and Thrombosis. 13. 1525-1532 (1993)
• [Publications] 宮本英七: "生体における情報伝達(田中千賀子、西塚泰美・編集)3.1cyclic nucleotide-dependent protein kinase" 南江堂、東京, 7 (1993)
• [Publications] 宮本英七: "レセプター基礎と臨床(井村裕夫、岡哲雄、芳賀達也、岸本英爾・編集)3.5タンパク質リン酸化反応" 朝倉書店、東京, 8 (1993)