心筋ミオシン軽鎖キナーゼのアクチン結合を少した新しい収縮抑制様式の検討

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07266203
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 小浜 一弘 群馬大学, 医学部, 教授 (30101116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 道博 国立精神神経センター, 神経研究所, 研究室長 (80221787) ; 石川 良樹 群馬大学, 医学部, 助手 (20212863)
• Keywords: 心筋 / カルシウムイオン / アクチン / ミオシン / ミオシン軽鎖キナーゼ / 強心作用

Research Abstract

平滑筋ではミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)が収縮制御の主役をなし、これによりミオシンがリン酸化され、アクチン・ミオシン相互作用が開始されるとされている。私どもは、このMLCKにはアクチン結合性があり、ミオシンリン酸化とは独立に相互作用を抑制するという作用を検出した。そしてこれがCa^<2+>存在下のカルモジュリンにより解除されることを発表した。この抑制作用は強力で、類似の機能をもつ平滑筋カルデスモンの100倍近くなる。
一方、トロポニン-トロポミオシン系はCa^<2+>が存在しない時にはアクチン・ミオシン相互作用に抑制をかけ、Ca^<2+>によりトロポニン経由で抑制が解除される。上のような結果から、カルモジュリン(CaM)-MLCK系がトロポニン-トロポミオシン系に対するCa^<2+>の作用と酷似するため、カルモジュリン-MLCK系が心筋でも収縮抑制の一端を担っているのではないかという着想にいたった。
平成6年度の本重点研究ではこの着想を骨格筋にて照明する事ができた。さらに、心筋よりアクチン結合性のMLCK isoformを精製することができ、この着想に自信がもてるようになった。
心筋にはミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)が存在する事は知られているが、私どもは(i)これを平滑筋の経験を生かして精製することができた。次に、(ii)心筋ミオシンを用いてのin vitro motility assayによるMLCKのアクチン-ミオシン相互作用の抑制効果と(iii) Ca^<2+>存在下のカルモジュリン(CaM)を調べ、CaM-MLCK系がこの抑制を解除することを明らかにした。これにより着想の基本は達成されたと思う。今後、心筋MLCKをAキナーゼでリン酸化し、その結果をしらべる。これによりCaM-MLCK系とβ作用薬による強心作用との関係に検討を加えたい。

Research Products

• [Publications] Sato, M.: "Myosin light chain kinase from vascular smooth muscle inhibits tht ATP-dependent interaction between actin and myosin by binding to actin" J. Biochem.118. 1-3 (1995)
• [Publications] Hayakawa, K.: "Reversible effects of Okadaic acid and Microcyotin-LR on the ATP-dependent interaction between actin and myosin." J. Biochem.117. 509-514 (1995)
• [Publications] Higashi-Fujime, S.: "The fastest actin-based motor protein from the green alga, Chara, and its distinct mode of interaction with actin." FEBS Lett.375. 151-154 (1995)
• [Publications] Ishikawa, R.: "Purifecation of an ATP-dependent actin-binding protein from a lower eukaryote, physarum polycepharum." Biochem. Biophys. Res. Commun.212. 347-352 (1995)
• [Publications] Kohama, K.: "Smooth muscle contraction. New regulatory modes." Japan Sci. Soc. Press & S. Karger, 159 (1995)
• [Publications] Maruyama, K.: "Calcium as cell signal" Igaku-Shoin, 293 (1995)