神経細胞におけるカルモデュリンキナーゼ・カスケードの解明

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08457610
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 山内 卓 徳島大学, 薬学部, 教授 (90041813)
• Keywords: Ca^<2+> / カルチデュリン / プロテインキナーゼ / タンパク質リン酸化 / 培養神経細胞 / 遺伝子導入 / 情報伝達

Research Abstract

Ca^<2+>/カルモデュリ依存性プロテインキナーゼII(キナーゼII)をはじめ、いくつかのカルモデュリンキナーゼによるCa^<2+>シグナル伝達カスケードの存在が示唆されたことから、カルモデュリンキナーゼを介する情報伝達機構を明かにすることは、中枢神経機能の制御を解明する上で極めて重要であると考えられる。本研究では、多機能性のキナーゼIIのcDNAを培養神経芽細胞や初代神経培養細胞に導入し、種々の条件で細胞を刺激することにより、神経突起形成、伝達物質の合成と分泌、受容体機能、核への情報伝達など、神経細胞におけるリン酸化による調節の基本的な分子機構を解明する。本年度はキナーゼIIの神経特異的アイソフォームであるαとβアイソフォームのcDNAをNb2a細胞に導入し、酵素を安定に発現するいくつかのクローンを単離し、この細胞を使用してキナーゼIIの役割およびアイソフォームの作用の違いをを解析した。その結果、cDNA導入し酵素を過剰に発現する細胞では、導入しない細胞にくらべて神経突起をもつ細胞が増加し、突起も長くなるという形態変化を引き起されることが見い出された。突起伸長作用はαよりβアイソフォームを発現する細胞のほうが大きく、両アイソフォームで作用の違いが見い出された。キナーゼIIのαとβアイソフォームの作用の違いが、この実験ではじめて明らかにされた。キナーゼIIの突起伸長作用はC-キナーゼの阻害剤によって増強されることも明らかとなった。C-キナーゼの阻害剤は細胞の増殖を抑制することにより、キナーゼIIの突起伸長作用が増強されると考えられる。このことは、増殖と分化がキナーゼIIとC-キナーゼ活性によって調節されることを示唆している。神経突起伸長にともないキナーゼIIの約15種類以上の基質のリン酸化が増大することが明らかとなった。リン酸化されるタンパク質を同定しリン酸化による機能変化を解析することによりキナーゼIIのシグナル伝達経路を明らかにできると考えられる。

Research Products

• [Publications] Yosimura,Y.,et al.: "Purification and characterization of active fragment of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II from the post-synaptic density in the rat forebrain" J.Biochem.119. 268-273 (1996)
• [Publications] Nishioka,N.,et al.: "Gene of rat Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II α isoform-its cloning and whole structure" FEBS Lett.396. 333-336 (1996)