プロテインキナーゼを中心とするネットワークの解析

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09273104
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 日高 弘義 名古屋大学, 医学部, 教授 (80100171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 邦弘 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70116375) ; 遠藤 實 埼玉医科大学, 教授 (50009990) ; 野澤 義則 岐阜大学, 医学部, 教授 (10021362) ; 中西 真 国立中部病院長寿医療研究センター, 老年病研究部, 室長 (40217774) ; 山村 博平 神戸大学, 医学部, 教授 (90030882)
• Keywords: 蛋白質リン酸化 / カルシウムシグナリング / 細胞情報伝達 / セリン・スレオニンキナーゼ / チロシンキナーゼ / 機能探索分子 / 情報ネットワーク / キナーゼカスケード

Research Abstract

蛋白質のリン酸化/脱リン酸化は、多様な生体機能における可逆的な調節を司る重要なメカニズムである。この多彩な役割を演出する受容体/非受容体型、さらにセリン・スレオニン/チロシンキナーゼなど多種類のプロテインキナーゼに関する情報伝達とそのクロストークおよび機能、さらにキナーゼをターゲットとする新規分子プローブの発見を目指した。
受容体型セリン・スレオニンキナーゼであるTGF-βを介した情報伝達に関わる研究としては、TAK1キナーゼの機能探索(松本)とアクチビンの精製および構造生物学的アプローチ(三井)が行われている。さらにTGF-βシグナル伝達を構成する蛋白質として、このシグナル伝達を抑制するSmad6および7が川畑らの研究によって同定されている。非受容体型セリン・スレオニンキナーゼでは、Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMkinase II)αとβアイソフォームがキナーゼカスケードを形成すること、(日高)神経突起伸長を促進することおよびプロテインキナーゼCによってアイソフォーム特異的に調節される可能性が示された(山内)。さらに、small G-proteinであるRhoがミオシン軽鎖をリン酸化したり、ミオシン軽鎖の脱リン酸化を阻害したりして平滑筋の収縮に関与することも見いだされた(黒田)。Rhoによって活性化されるRho kinaseの基質としては、そのほかにERMファミリーとadducinが発見されている(黒田)。またPKCαトランスジェニックマウスが免疫系老化のモデル動物であることも見出され(中島)、さらに骨髄球系細胞増殖・分化の制御におけるCa^<2+>/カルモデュリン(CaM)依存性蛋白Ser/Thrリン酸化反応の役割も明らかにされた(西川・片山)。
受容体型チロシンキナーゼについては、その下流でシグナル伝達を行ういくつかの蛋白質/キナーゼについて研究が進められ、Shcのリン酸化はEGFによるJNKの活性化及び細胞増殖に重要であること(後藤)、PI3キナーゼがRasの活性化を高めること(植木)、さらにMAPキナーゼはPDEキナーゼ活性化に関与しないことが明らかになった(牧野)。非受容体型チロシンキナーゼとしては、SykによるcJun-N-terminal kinase(JNK)の活性化が酸化的ストレスの誘導をおこすことが明らかになった(山村)。また、細胞内チロシンキナーゼBtk・Fyn・LynがCD38を介したB細胞活性化に関与することが明らかにされている。さらにSrcについては塩化第二水銀やNOによる酸化還元反応によって活性化を受け重金属イオンによって起動するアポトーシス誘導性シグナルのカスケードの一端を担うことが判明した(浜口、中島)。野澤はチロシンキナーゼとPLDの間にクロストークが存在することを発見している。
これらの研究は、新規細胞機能探索分子の開発にも大きく貢献している。中西は合成はプロスタグランジンA1(PGA1)アナログの抗腫瘍効果が、p21Cdk阻害蛋白質の発現を誘導によるcyclin A/Cdk2の阻害とcyclin E発現制御によるcyclin E/Cdk2活性の抑制に起因することを明らかにし、より強力な抗腫瘍作用をもつPGA1アナログの開発に取り組んでいる。松本はRafまたはTAK1を発現している酵母を利用して、inhibitorのスクリーニングを行い、radicicolが阻害剤であることを見いだした。遠藤はダントロレンの誘導体によるCa^<2+>放出モードを観察しており、小堤は、アポトーシス誘導型免疫抑制剤ISP-1の作用点が酵母由来のプロテインキナーゼ様蛋白質であることを突き止めている。

Research Products

• [Publications] Yokokura H.: "Isolation and comparison of rat cDNAs encoding Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase lisoforms." Biochim.Biophys.Acta. 1338. 8-12 (1997)
• [Publications] Iida Y.: "Myosin light chain phosphorylation controls insulin secretion at a proximal step in the secretory cascade." Am.J.Physiol.E782-E789 (1997)
• [Publications] Naito Y.: "Isoform-specific activation and structural diversity of CaM kinase I." J.Biol.Chem.272・51. 32704-32708 (1997)
• [Publications] Watanabe H.: "An essential role of myosin light-chain kinase in the regulation of agonist-and fluid-flow stimulated Ca^<2+>influx in endothelial cells." FASEB J.(in press). (1998)
• [Publications] Sudo T.: "Altemative splicing regions in the N-terminal regulatory doamins of Annexin XI isoorms are involved in Calcyclin (S100A6)binding and Ca^<2+>-independent membrane association." J.Biol.Chem.(in press). (1998)
• [Publications] Qin,S.: "Distinctive Functions of Syk of and Lyn in Mediating Osmotic Stress and Ultraviolet C Irradiation-induced Apoptosis in Chicken B cells." J.Biol.Chem.272. 17994-17999 (1997)
• [Publications] Sada,K.: "Relocation of Syk protein-tyrosine kinase to the actin filament network and subsequent association with Fak." Eur.J.Biochem.248. 827-833 (1997)
• [Publications] Morisaki,H.: "Cell cycle-dependent phosphorylation of p27 cyclin-dependent kinase(Cdk)inhibitor by cyclin E/Cdk2." Biochem.Biophys.Res.Commun.240. 386-390 (1997)
• [Publications] Ohguchi,K.: "Increased activity of small GTP-binding protein-dependent phospholipase D during differentiation in human promyelocytic leukemic HL60 cells." J.Biol.Chem.272. 1990-1996 (1997)
• [Publications] Yoshimura,Y.: "Changes in the activity and mRNA levels of phospholipase D during ceramide-induced apoptosis in rat glial cells." J.Neurochem.69. 713-720 (1997)
• [Publications] Ikemoto,T.: "Functions of the sarcoplasmic reticulum and morphological features of myocytes from mutant mice lacking both ryanodine receptors type 1 and type 3" J.Physiol.501・2. 305-312 (1997)
• [Publications] Suzuki,M.: "Decrease in cerebral free magnesium concentration following closed head injury and effects of VA-045 in rat." Gen.Pharmacol.28. 119-121 (1997)
• [Publications] Watanabe,Y.: "Characterization of a serum response factor-like protein in Saccharomyces cerevisiae,Rim1,which has transcriptional activity regulated by the Mpk1(Slt2)mitogen-activated protein kinase pathway." Mol.Cell.Biol.17. 2615-2623 (1997)
• [Publications] Ichijo,H.: "Incuction of apoptosis by ASK1,a mammalian MAPKKK that activates SAPK/JNK and p38 signaling pathway." Science. 275. 90-94 (1997)
• [Publications] Shibuya,H.: "Role of TAK1 and TAB1 in BMP signaling in early Xenopus development." EMBO J.(in press). (1998)
• [Publications] Omura H,: "Mitogen-activated protein kinase and P70 ribosomal protein S6 kinase are not involved in the insulin-dependent stimulation of cAMP phosphodiesterase kinase in rat adipocytes." Biochimica Biophysica Acta. (in press). (1998)
• [Publications] Tokuyama T,: "Expression of human islet amyloid polypeptide/amylin impairs insulin secretion in mouse pancreatic b cells." Metabolism. 46. 1044-1051 (1997)
• [Publications] Sakuma H.: "Molecular Cloning and Functional Expression of a cDNA encoding a New member of Mixed Lineage protein kinase from Human Brain" J.Biol.Chem.272・45. 28622-28629 (1997)
• [Publications] Terayama K.: "Cloning and functional expression of a novel glucuronyltransferase involved in the biosynthesis of the carbohydrate epitope,HNK-1" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.94・12. 6093-6098 (1997)
• [Publications] Yamaji T.: "Neutral glycosphingolipids induce cell-cell aggregation of a variety of hematopoietic cell lines." Eur.J.Biochem.247・1. 21-29 (1997)
• [Publications] Morio H.: "Renal expression of serum-type mannan-binding protein in rat." Eur.J.Biochem.243・3. 770-774 (1997)
• [Publications] Senda,T.: "Three-dimensional structure of an extradiol type catechol ring cleavage dioxygenase BphC derived from Pseudomonas sp.Strain KKS102.-Structural feature pertinent to substrate specificity and reaction mechanism-" Oxygen Homeostasis and its Dynamics(Ishimura ed.). 276-28 (1997)
• [Publications] Mitsui,Y.: "Elucidation of the basic three-dimensional structure of Type I interferons and its functional and evolutionary implications." J.Interferon and Cytokine Res.17. 319-326 (1997)
• [Publications] Nomura,T.: "Overexpression of α and β isoforms of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in neuroblastoma cells-H-7 promotes neurite outgrowth." Brain Res.766. 129-141 (1997)
• [Publications] Yoshimura,Y.: "Phosphorylation-dependent reversible association of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II with the postsynaptic densities." J.Biol.Chem.272. 26354-26359 (1997)
• [Publications] Nakao A,: "Identification of Smad7,a TGFβ-inducible antagonist of TGF-β signalling." Nature. 389. 631-635 (1997)
• [Publications] Imamura T,: "Smad6 inhibits signalling by the TGF-β superfamily." Nature. 389. 626-622 (1997)
• [Publications] Kobayashi,K.: "p140Sra-1(Specifically Rac1-associated protein) is a novel specific target for Rac1 small GTPase." J.Biol.Chem.273. 291-295 (1998)
• [Publications] Fukata,M.: "Regulation of cross-linking of actin filament by IQGAP1,a target for Cdc42." J.Biol.Chem.272. 29579-29583 (1997)
• [Publications] Kurosu H.: "Heterodimeric phosphoinositide 3-kinase consisting of p85 and p110β is synergistically activated by the bg subunits of G proteins and phosphotyrosyl peptide." J.Biol.Chem.272. 24252-24256 (1997)
• [Publications] Gotoh,N.: "Tyrosine phosphorylation sites at amino acids 239 and 240 of Shc are involved in epidermal growth factor-induced mitogenic signaling that is distinct from Ras/mitogen-activated protein kinase activation." Mol.Cell.Biol.17. 1824-1831 (1997)
• [Publications] Sato,K.-I.: "Tyrosine residue 239 and 240 of Shc are phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate-dependent phosphorylation sites by c-Src." Biochem.Biophys.Res.Commun.240. 399-404 (1997)
• [Publications] Kihara T,: "Nicotinic receptor stimulation protects neurons against beta amyloid toxicity." Ann.Neurol.42. 159-163 (1997)
• [Publications] Shimohama S: "Characterization of plospholipase C isoizymes in human brain and changes in Alzheimer's disease." Neuroscience. 82. 999-1007 (1998)
• [Publications] Nakai K.: "Regulation of myosin phosphatase through phosphorylation of the myosin-binding subunit in platelet activation." Blood.90. 3936-3942 (1997)
• [Publications] Kihira H.,: "Possible involvement of calcineurin in retinoic acid-induced inhibition of leukemic HL-60 cell proliferation." Int.J Oncol.(in press). (1998)
• [Publications] Okumura M,: "Increased serum concentration of soluble CD30 in patients with Graves' disease and Hashimoto's thyroiditis." J Clin Endocrinol Metab. 82. 1757-1760 (1997)
• [Publications] Hidaka Y: "Increased serum concentration of interleukin-5 in patients with Graves' disease and Hashimoto's thyroiditis." Thyroid. (in press). (1998)
• [Publications] Shibata,K.: "Fibronectin secretion from human peritoneal tissue induces Mr92,000 type IV collagenase expression and invasion in ovarian cancer cell lines." Cancer R.57. 5416-5420 (1997)
• [Publications] Thant,A.A.: "c-Ras is required for the activation of the matrix metalloproteinases by Concanavalin A in 3Y1 cells." FEBS Lett.406. 28-30 (1997)
• [Publications] Yasue,T.: "A critical role of Lyn and Fyn for B cell responses to CD38 ligation and interleukin 5." Proc.Natl.Acad.Sci.USA.94. 10307-10312 (1997)
• [Publications] Baba,M.: "Mouse germinal center B cells with the xid mutation retain responsiveness to anti-mouse CD40 antibodies but diminish IL-5 responsiveness." Intl.Immunol.9. 1463-1473 (1997)
• [Publications] Ohkusu,K.: "Protein kinase Ca-mediated chronic signal transduction for immunosenescence." J.Immunol. 159. 2082-2084 (1997)