CaMキナーゼIIに特異的な阻害ペプチドの開発と応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08780573
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 石田 敦彦 旭川医科大学, 医学部, 助手 (90212886)
• Keywords: CaMキナーゼII / 阻害ペプチド / cyclic ADP-ribose / Ca^<2+> release / PSD / グルタミン酸レセプター / Autoactivation

Research Abstract

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)の生理的役割を探る為、本酵素に高度に特異的な新規ペプチドAIPを開発し、これを用いて種々の生理的反応を詳細に解析した。本研究により、得られた主な知見は以下のとおりである。
1、膵臓ランゲルハンス島β細胞のグルコース刺激によるインシュリン分泌反応についてAIPを系に添加して解析した。その結果、グルコース刺激の引金となる小胞体からのcyclic ADP-riboseによるCa^<2+>放出反応にCaMキナーゼIIが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
2、CaMキナーゼIIは記憶のモデルとされるLTPに深く関わっていることが知られているが、この分子機構を探る為、シナプス後肥厚(PSD)におけるAMPAタイプグルタミン酸レセプターの種々のサブユニットのリン酸化をAIPを用いて解析した。その結果、PSDにおけるGluR1のCa^<2+>依存性のリン酸化にCaMキナーゼIIが重要な役割を果たしていることが示された。
3、AIPによるCaMキナーゼIIの阻害機構を明らかにする為、本酵素の活性化機構を詳細に検討した。その結果、本酵素のThr^<286/287>の自己リン酸化がCa^<2+>/カルモデュリン非依存性活性の出現のみならず、全活性のfull-activationにも必須であることが明らかとなった。
4、AIPの阻害力・特異性の向上を図る為、種々の残基の置換・欠失ペプチドを合成し、構造と機能の関係を検討した。本プロジェクトは現在、進行中である。

Research Products

• [Publications] A.Ishida et al.: "Novel Highly Specific and Potent Inhibitor of Calmodulin-dependent Protein Kinase II" Biochem. Biophys. Res. Commun.212. 806-812 (1995)
• [Publications] S.Takasawa et al.: "Requirement of Calmodulin-dependent Protein Kinase II in Cyclic ADP-ribose-mediated Intracellular Ca2+Mobilization" J. Biol. Chem.270. 30257-30259 (1995)
• [Publications] A.Ishida et al.: "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.Hayashi et al.: "Calcium-and Calmodulin-Dependent Phosphorylation of AMPA Type Glutamate Receptor Subunits by Endogenous Protein Kinases in the Post-synaptic Density" Mol. Brain Res.(in press). (1997)
• [Publications] 石田敦彦 他: "Ca^<2+>依存性プロテインキナーゼの構造と機能" CLINICAL NEUROSCIENCE. 14. 171-174 (1996)