細胞内カルシウム情報伝達機構の分子薬理学的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06404019
• Research Institution: NAGOYA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 日高 弘義 名古屋大学, 医学部, 教授 (80100171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横倉 久幸 名古屋大学, 医学部, 助手 (90273242) ; 渡辺 泰男 名古屋大学, 医学部, 助手 (10273228) ; 仁木 一郎 名古屋大学, 医学部, 助教授 (10262908)
• Keywords: カルシウムシグナリング / カルモデュリン / カルモデュリンキナーゼ / プロテインキナーゼカスケード

Research Abstract

細胞内情報伝達機構において、蛋白質リン酸化反応のカスケードが重要な役割を担っていることが明らかにされつつある。本研究は蛋白化学的、分子生物学的、分子薬理学的なアプローチにより細胞内情報伝達機構における統括的なカルモデュリンキナーゼカスケード理論の確立をめざしたものである。先ず蛋白化学的手法によってラット大脳より発見、精製した新しいカルモデュリン依存性蛋白質リン酸化酵素、カルモデュリンキナーゼV(CaMKV)の酵素学的、生化学的性格を検討した。生理的機能検索のためCaMKVの特異的抗体を作製し、CaMKVの組織分布を免疫組織化学的手法により分析した。次に既知のカルモデュリンキナーゼの活性化メカニズムと大きく異なるCaMKVの活性化因子の存在を発見し、その因子によるCaMKVの活性化メカニズムの検討を行った。更にCaMKVと既知のカルモデュリンキナーゼIV(CaMKIV)との間に相互リン酸化を見いだし、カルシウムイオンをセカンドメッセンジャーとする細胞内情報伝達においてカルモデュリンキナーゼ群のカスケードが統合的に働いていることを示唆した。分子薬理学的アプローチとして我々は特異的阻害剤の開発、創製を通してCaM kinaseの数々の生理機能探索を行ってきたが、本研究では新たなカルモデュリン依存性酵素の阻害剤の開発、創製に成功し様々な系に適用することにより特定の酵素の未知の生理機能解明を行った。特に心、脈管機能調節機構の解明を分子レベルで明らかにすることに成功した。次に分子生物学的手法によりCaMKVは既知のカルモデュリンキキナーゼIα(CaMKIα)のサブファミリーのメンザ-であることを明らかにし、さらにcDNAクローニングにより合計2つのアイソフォーム(CaMKIβ,CaMKIγ)のクローンの単離に成功した。現在、これらのアイソフォームの活性化メカニズムを既知のカルモデュリンキナーゼのそれと比較、検討しているところである。

Research Products

• [Publications] H.Ohta: "Identification and purification of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase V from human gastric carcinoma." Biochim.Biophys.Acta.(in press).
• [Publications] H.Yokokura: "Isolation and comparison of rat cDNAs encoding Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase I isoforms." Biochim.Biophys.Acta.(in press).
• [Publications] I.Niki: "Ca^<2+> signaling and intracellular Ca^<2+> binding proteins." J.Biochem.(review). 120・4. 685-698 (1996)
• [Publications] H.Hidaka: "KN-62 : A specific Ca^<2+>/calmodulin inhibitor as a putative functional-seaching probe for intracellular signal transduction." Cardiovascular Drug Reviews. 14・1. 84-95 (1996)
• [Publications] N.H.H.Win: "A new and potent calmodulin antagonist,HF-2035,which inhibits vascular relaxation induced by nitric oxide synthase." Eur.J.Pharmacol.299. 119-126 (1996)
• [Publications] N.Kabir: "Regulation of preimplantation development of mouse embryos : Effects of inhibition of myosin light-chain kinase,a Ca^<2+>/calmodulin-dependent enzyme." The Journal of Experimental Zoology. 274. 101-110 (1996)
• [Publications] Y.-T.Lu: "Characterization of a calcium/calmodulin-dependent protein kinase homolog from maize roots showing light-regulated gravitropism." Planta. 199. 18-24 (1996)
• [Publications] S.Nakamura: "Inhibition of P-glycoprotein multidrug resistance by an isoquinolinesulfonamide compound H-87 in rat ascites hepatoma AH66 cells." Biol.Pharm.Bull.19・6. 886-889 (1996)
• [Publications] S.Satoh: "Neuroprotective properties of a protein kinase inhibitor against ischaemia-induced neuronal damage in rats and gerbils." Br.J.Pharmacol.118. 1592-1596 (1996)
• [Publications] H.Yokokura: "HMN-709,a chlorobenzenesulfonamide derivative and a new,membrane-permeable calmodulin antagonist." Jpn.J.Pharmacol.72. 127-135 (1996)
• [Publications] M.Hisatomi: "Ca^<2+>/calmodulin and cyclic 3,5' adenosine monophosphate control movement of secretory granules through protein phosphorylation/dephosphorylation in he pancreatic β-cell." Endocrinology. 137・11. 4644-4649 (1996)
• [Publications] H.Hidaka: "Molecular and cellular pharmacology of a calcium/calmodulin-dependent protein kinase II(CaM kinase II) inhibitor,KN-62,and proposal of CaM kinase phosphorylation cascades." Academic Press,San Diego,U.S.A.,in Intracellular Signal Transduction,Advances in Pharmacology 36, 196-219 (1996)
• [Publications] 日高弘義: "キナーゼ阻害剤「実験医学」別冊バイオマニュアルUPシリーズ"タンパク質の分子間相互作用実験法"" 羊土社, 186-193 (1996)