脳の遺伝子発現を制御するカルシウム/カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09260201
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 藤澤 仁 旭川医科大学, 医学部, 教授 (10027039)
• Keywords: カルシウム / カルモデュリン / 脳 / 蛋白質燐酸化酵素 / シグナル伝達 / 細胞核 / アイソフォーム / キナーゼキナーゼカスケード

Research Abstract

CaMキナーゼIVは神経細胞の核に局在するカルシウム/カルモデュリン依存性多機能性蛋白質燐酸化酵素であり、転写調節因子CREBを燐酸化して活性化することが報告されている。神経細胞のカルシグナリングによる転写調節はカルシウム/カルモデュリン/キナーゼ/キナーゼカスケードの制御下にあると考えられるのでこの制御機構について研究し、次のような成果を収めた。
CaMキナーゼIVは上流のCaMキナーゼキナーゼによって燐酸化されて活性化されるが、この活性発現に関与する燐酸化部位がN末端から196番目のスレオニンであることを燐酸化したCaMキナーゼIVを消化して得たペプチドの解析により明らかにした。
CaMキナーゼカスケードの上流のCaMキナーゼキナーゼにアイソフォームが存在することを明らかにし、αアイソフォームに続いてもう1つのβアイソフォームについてもラットの脳より精製し、さらにcDNAをクローニングした。アイソフォームに特異的な抗体を調製し、抗体を用いてそれぞれのアイソフォームの脳内部位分布を調べ、比較した。
CaMキナーゼキナーゼαの組み換え型酵素を用いてその性質を調べ、酵素がCaMキナーゼIVのスレオニン196とCaMキナーゼIのスレオニン177を特異的に燐酸化することを明らかにし、厳密な基質特異性をもつことを示した。
CaMキナーゼIVがカルシウム/カルモデュリンによってCaMキナーゼキナーゼ低感受性型の酵素に変換することを見出し、CaMキナーゼカスケードの新しい制御機構の可能性を示した。

Research Products

• [Publications] S.Okuno: "Purification and Characterization of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase β from Rat Cerebellum" J.Biochem. 121(1). 155-160 (1997)
• [Publications] I.Kameshita: "Detection of Protein Phosphatase Activities in Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Using Peptide Substrates" Anal.Biochem. 245. 149-153 (1997)
• [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. 121. 804-810 (1997)
• [Publications] T.Kitani: "Molecular Cloning of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase β" J.Biochem. 122(1). 243-250 (1997)
• [Publications] S.Okuno: "Studies on the Substrate Specificity of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase α" J.Biochem. 122. 337-343 (1997)
• [Publications] I.Kameshita: "Detection of Calcium Binding Proteins by Two-Dimensional Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis" Anal.Biochem. 249. 252-255 (1997)
• [Publications] I.Kameshita: "A New Peptide Conjugate as a Highly Specific Substrate for MAP Kinase" J.Biochem. 122(1). 168-172 (1997)
• [Publications] M.Takeuchi: "Perinuclear Membrane Localization of α KAP,a Protein Produced from a Gene within the Gene of Calmodulin-Dependent Protein Kinase II α" J.Biochem. 122(3). 494-497 (1997)
• [Publications] Y.Hayashi: "Calcium-and calmodulin-dependent Phosphorylation of AMPA type glutamate receptor subunits by endogenous protein kinases in the post-synaptic density" Mol.Brain Res. 46. 338-342 (1997)
• [Publications] S.Okuno: "Regulation of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IV(CaM-Kinase IV)by Changing Its Susceptibility to Phosphorylation by CaM-Kinase Kinases" J.Biochem. 122(5). 897-900 (1997)
• [Publications] A.Ishida: "Assay of Protein Phosphatase Activities with Phosphopeptide-Magnetic Particle Conjugates" Anal.Biochem. 254. 152-155 (1997)
• [Publications] K.Hirooka: "Reticalmin:A Novel Calcium/calmodulin-Dependent Protein Kinase IV-like Protein in Rat Retina" Vision Res.37(15). 2029-2033 (1997)
• [Publications] A.Ishida: "A Novel Protein Phosphatase That Dephosphorylates and Regulates Ca^<2+>/Calmodulin-dependent Protein Kinase" J.Biol.Chem.273(4). 1904-1910 (1998)
• [Publications] 奥野,幸子: "蛋白質・核酸・酵素" 共立出版, 6 (1997)
• [Publications] 奥野 幸子: "ブレインサイエンス最前線'98" 講談社, 11 (1997)
• [Publications] A.Ishida: "Kinases and Phosphatases in Lymphocyte and Neuronal Signaling" Spring-Verlag Tokyo, 2 (1997)