カルシウム/カルモデュリン依存性多機能性蛋白質燐酸化酵素を介する情報伝達機構

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08408034
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 藤澤 仁 旭川医科大学, 医学部, 教授 (10027039)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木谷 隆子 旭川医科大学, 医学部, 教務職員 (70101417) ; 竹内 昌之 旭川医科大学, 医学部, 助手 (40226999) ; 石田 敦彦 旭川医科大学, 医学部, 助手 (90212886) ; 亀下 勇 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (60127941)
• Keywords: カルシウムイオン / カルモデュリン / 脳 / 蛋白質燐酸化酵素 / シグナル伝達 / 酵素活性の調節機構 / 蛋白質燐酸化反応 / cDNAクローニング

Research Abstract

1.カルシウム/カルモデキュリン依存性タンパク質リン酸化酵素II(CaMキナーゼII)
(1)CaMキナーゼIIがN末端から286番目のスレオニン(スレオニン-286)を自分で燐酸化して活性化するという我々の説を証明した。
(2)サイクリックADPリボースによって活性化されるカルシウムイオンチャネルの活性化にCaMキナーゼIIが関与していることを見い出した。
(3)CaMキナーゼIIが転写因子1を介して転写を促進することを見い出した。
(4)CaMキナーゼIIの遺伝子が、CaMキナーゼIIのイントロンにある別のプロモーターを使ってαCAPと名付けた膜蛋白質を骨格筋で特異的に発現していることを見い出し、αCAPのcDNAをクローニングしてそのヌクレオチド配列を決めた。
2.カルシウム/カルモデュリン/キナーゼ/キナーゼ・カスケード
(1)ラットのCaMキナーゼIVのcDNAを昆虫細胞や大腸菌で発現して得た多量の精製酵素を用いて酵素の基本的な性質を明らかにした。
(2)CaMキナーゼIVを燐酸化して活性化する上流のCaMキナーゼキナーゼ(α)をラットの脳からクローニングし、さらにそのアイソフォーム(β)が存在することを見い出し、ラットの脳からβを精製してその性質を明らかにした。またCaMキナーゼキナーゼαの脳内分布を免疫組織化学的に調べた。
(3)CaMキナーゼIVはCaMキナーゼキナーゼによってスレオニン-196が燐酸化されて著明に活性化され、その後カルシウムイオン濃度が低下するとセリン-332を自分で燐酸化して活性を失うという活性制御機構を明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Yoshida: "Differential Distribution of CaM Kinases and Induction of c-fos Expression by Flashing and Sustained Light in Rat Retinal Cells" Inv.Ophthalmol.Vis.Sci.37・1. 174-179 (1996)
• [Publications] A.Ishida: "Evidence that autophosphorylation at Thr-286/Thr-287 is required for full activation of calmodulin-dependent protein kinase II" Biochim.Biophys.Acta. 1311. 211-217 (1996)
• [Publications] Y.Nakamura: "Distribution of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase kinase α in the rat central nervous system : an immunohistochemical study" Neuroscience Letters. 204・1.2. 61-64 (1996)
• [Publications] S.Watanabe: "Inactivation of calmodulin-dependent protein kinase IV by autophosphorylation of serine 332 within the putative calmodulin-binding domain" J.Biol.Chem.271・12. 6903-6910 (1996)
• [Publications] S.Okuno: "Evidence for the Existence of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IV Kinase Isoforms in Rat Brain" J.Biochem.119・6. 1176-1181 (1996)
• [Publications] I.Kameshita: "Detection of Protein Kinase Activities toward Oligopeptides in Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel" Anal.Biochem.237・2. 198-203 (1996)
• [Publications] A.Shimomura: "Calmodulin-dependent Protein kinase II Potentiates Transcriptional Activation through Activating Transcription Factor 1 but Not cAMP Response Element-binding Protein" J.Biol.Chem.271・30. 17957-17960 (1996)
• [Publications] R.Sugai: "Molecular Cloning of a Novel Protein Containing the Association Domain of Calmodulin-Dependent Protein Kinase II" J.Biochem.120・4. 773-779 (1996)
• [Publications] S.Okuno: "Purification and Characterization of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase β from Rat Cerebellum" J.Biochem.121. 155-160 (1997)
• [Publications] I.Kameshita: "Detection of Protein Phosphatase Activities in SDS-Polyacrylamide Gel Using Peptide Substrates" Anal.Biochem.(in press).
• [Publications] T.Kitani: "Studies on the Site of Phosphorylation of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase (CaM-Kinase) IV by CaM-Kinase Kinase" J.Biochem.(in press).
• [Publications] 石田敦彦: "Clinical Neuroscience" 中外医学社, 4 (1996)
• [Publications] 奥野幸子: "生化学" 日本生化学会, 5 (1996)
• [Publications] 亀下勇: "生化学" 日本生化学会, 4 (1996)
• [Publications] H.Fujisawa: "ELSEVIER" Integrative and Molecular Approach to Brain Function, 4 (1996)
• [Publications] 奥野幸子: "蛋白質・核酸・酵素" 共立出版, 6 (1997)