神経型一酸化窒素合成酵素のカルシウム情報伝達系における活性制御の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09670123
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 渡邊 泰男 名古屋大学, 医学部, 講師 (10273228)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 康仁 名古屋大学, 医学部, 助手 (80303618)
• Keywords: カルシウム情報伝達 / カルモデュリン依存性酵素 / 一酸化窒素合成酵素 / 非活性型ミュータント / 活性化メカニズム / 分子生物学 / 細胞生物学 / 分子薬理学

Research Abstract

研究目的:本研究では新たなるカルシウム情報ネットワークの解明のためカルモデュリン(CaM)により活性化される酵素のなかで神経型NO合成酵素(neuronal NO synthase:nNOS)を介した中枢神経機能を分子レベルで解明することを目的とし、以下の研究を行った。研究項目:1. nNOSの活性制御の解析。[(1)nNOSのCaM結合に本質的なアミノ酸の同定。(2)nNOSの構造と細胞内局在について。(3)神経細胞におけるnNOSと誘導型NOSによるNO産生調節について。]
2. nNOS選択的阻害剤の創製とその構造活性相関の検討。3.新たなるCa^<2+>/CaM受容蛋白の検索。結果及び考察:1.(1)の結果を踏まえ非活性型nNOSミュータントを得ることができた。1.(2)それを分子生物学的、細胞生物学的に用いnNOSの膜分画局在がそのCaM結合部位によることを示唆した。1.(3)同一細胞にnNOSと誘導型NOS(iNOS)が存在する場合、カルシウム感受性を有さないiNOSがnNOSとの間で2量体を形成し、そのいわゆるハイブリッドダイマーがカルシウム感受性を獲得することを示した。2.NOSの中でnNOSにのみ選択的に阻害作用を示す化合物を創製し、その構造活性相関を明らかにして分子薬理学的道具としての有用性を示した。3.カルシウム情報ネットワークに存在する新規機能蛋白として、CaMキナーゼIの新しいアイソフォームのクローニングを通してアイソフォーム特異的なOMキナーゼIの活性化メカニズムを発見した。また、中枢神経に発現が多いカルシウム結合蛋白、ニューロカルシンの新しいアイソフォームのクローニングとその生化学的性格の分析を行った。今後の研究課題:現在までに得られた知見を更に発展させ、カルシウムシグナルにおけるNOSとCaMキナーゼ、或いはカルシウム結合蛋白とのクロストークによる活性制御機構解析の研究を展開させたい。

Research Products

• [Publications] Watanabe Y.: "Identification of a specific amino acid cluster in the calmodulin-binding domain of the neuronal nitric oxide synthase" FEBS Lett.403. 75-78 (1997)
• [Publications] Osuka K.: "Vasodilator effects on canine basilar artery induced by intracisternal Interleukin-1β" J.Cerebr.Blood F.Met.17. 1337-1345 (1997)
• [Publications] Naito Y.: "Isoform-specific activation and structural diversity of CaM kinase I" J.Biol.Chem.272. 32704-32708 (1997)
• [Publications] Yokokura H.: "Isolation and comparison of rat cDNAs encoding Ca^<2+>/calmodulindependent protein kinase I isoforms." Biochim.Biophys.Acta (Short sequence paper). 1338. 8-12 (1997)
• [Publications] Hidaka H.: "Cascade activation of the calmodulin kinase family." in Signal Transduction in Health and Disease, edited by J.Corbin, Raven Press, New York, U.S.A. (Proceedings of the 9th International Conference on Second Messengers and Phosphoproteins, Oct. 27-Nov.1. 1995, Nashville. U.S.A.). 151-157 (1997)
• [Publications] 渡邊泰男: "NOSの分子生物学的解析による構造機能活性相関ならびに活性化メカニズムの検討" 日本薬理学雑誌(Folia Pharmacol.Jpn.). 110. 69-75 (1997)
• [Publications] Kato M.: "Cloning and expression of a cDNA encoding new neurocalcin isoform (neurocalcin α) from bovine brain" Biochem.J.331・3. 871-876 (1998)
• [Publications] Watanabe Y.: "Neuronal nitric oxide synthase-membrane phospholipid interaction" Arch.Biochem.Biophys.358. 68-73 (1998)
• [Publications] Osuka K.: "Inducible cyclooxygenase expression in canine basilar artery after experimental subarachnoid hemorrhage" Stroke. 29. 1219-1222 (1998)
• [Publications] Watanabe Y.: "Inter-isoformal regulation of nitric oxide synthase through heteromeric dimerization" Biochim.Biophys.Acta. 1388. 199-208 (1998)
• [Publications] Nishio M.: "HMN-1180, a small molecule inhibitor of neuronal nitric oxide synthase" J.Pharmacol.Exp.Ther.287. 1063-1067 (1998)
• [Publications] Sakaguchi H.: "Unique inhibitory action of the synthetic compound 2-[N-(2-aminoethyl)-N-(5-isoquinolinesulfonyl)]amino-N-(4-chlorocinnamyl)-N-methylbenzylamine (CKA-1306) against calcium/calmodulin-dependent protein kinase I" Biochem.Pharmacol.56. 329-334 (1998)
• [Publications] Uemura A.: "Demonstration of a Ca^<2+>/calmodulin dependent protein kinase cascade in the hog heart." Biochem.Biophys.Res.Commun.249. 355-360 (1998)
• [Publications] 日高弘義: "カルモデュリンおよびカルモデュリン依存性酵素阻害剤" 蛋白質 核酸 酵素. 43・12. 1652-1658 (1998)
• [Publications] Koketsu N.: "Multi-modality assessment of nitric oxide synthase inhibition in focal cerebral ischemia" J.Neurovascular Disease. in press.
• [Publications] 渡邊泰男: "心血管病態とNO(所載論文標題「NOS阻害剤とその適用」)" 金芳堂、京都(島田和幸、池田康夫、大熊稔、日高弘義、丸山征郎 編), 51-62 (1998)