免疫系、神経系におけるカルシニューリン情報伝達系の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480204
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• Principal Investigator: 芝崎 太 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (90300954)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉澤 利弘 筑波大学, 臨床医学系神経内科, 講師 (50212311) ; 近藤 英作 岡山大学, 第一生理学講座, 助手 (30252951) ; 大森 信彦 財団法人 東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (80311421)
• Keywords: カルシニューリン / 神経系 / 免疫系 / アポトーシス / 転写因子 / リン酸化 / 虚血 / Bcl-2

Research Abstract

serine/threonine脱リン酸化酵素であるカルシニューリンはT細胞活性化に重要な酵素であることが判明している。我々は本研究の中で、この酵素の標的である転写因子NFATについてその詳しい分子内制御機構について解析し、リン酸化部位を含めた機能解析に加え、NFATの特異的なキナーゼ(NFATキナーゼ)としてCKIおよびPKCを同定した。免疫細胞に特異的な転写因子として知られていたNFATであるが、他の臓器にもそのサブタイプが発現していることが判明し、心筋細胞ではカルシニューリン/NFATを介する情報伝達系が心筋肥大に関与すること、および神経細胞やグリア細胞にも発現し、その役割が改めて注目されるようになった。
一方、カルシニューリンは活性依存的にアポトーシスを起こすことを以前報告したが、実はBcl-2 family memberの1つであるBadの脱リン酸化を介してアポトーシスを誘導することが判明した。我々はこの経路が神経疾患で実際に働いているかどうかを調べるために、ラットの前脳虚血モデルを用いて検討した。虚血一週間後には海馬のCA1領域が特異的に障害されるが、このときCA1領域のみにBadの脱リン酸化およびミトコンドリアからのチトクロームc流出が認められ、CsAとFK506の前処置により完全に脱リン酸化が阻止された。さらに動物用のMRIを用いて詳しい解析を行った結果、CsAは完全に虚血性神経細胞死を抑えるにも関わらず、FK506は40-50%の抑制しかなく単なるカルシニューリンの抑制だけでは説明できないことが判明した。その後、詳細な解析により、細胞死に大きな役割を演じているミトコンドリアに発現するシクロフィリンDがCsAにより抑制され細胞死が効果的に阻止されているらしいことがわかってきた。また、カルシニューリンはBadのみならずBcl-2自体も脱リン酸化することが判明し、リン酸化部位特異的な抗体作成により、Bcl-2のリン酸化は乳癌やB細胞リンパ腫において認められた。現在Bcl-2キナーゼを同定しており、カルシニューリンとの相互作用を含めた詳しい解析を今後とも行う予定である。
以上、カルシニューリンの多様な作用を2年間の本研究において解析し、多くの新たな知見を得られたと確信する。

Research Products

• [Publications] Zhu, J., Shibasaki, F., Price, R., Guillemot, J. C. Yano, T., Dotsch, V., Wagner, G., et al.: "Intramolecular masking of nuclear import signal on NF-AT4 by casein Kinase 1 and MEKKI"Cell. 93. 851-861 (1999)
• [Publications] Wang, H-G., Pathan, N., Ethel, I. M. Krajewski, S., Yamaguchi, Y., Shibasaki, F.: "Ca^<2+> -induced apoptosis through calcineurin dephosphorylation of BAD"Science. 284. 339-343 (1999)
• [Publications] Shimoyama, M., Hayashi, D., Takimoto, E., Zou, Y., Oka, T., Uozumi, H., et al.: "Calcineurin plays a critical role in pressure overloads-induced cardiac hypertrophy"Circulation. 100. 2449-2454 (1999)
• [Publications] Lemmer ER, Hall P de la M, Omori N., Omori M., Shephard EG, Gelderblom WCA, et al.: "Histopathology and gene expression changes in rat liver during feeding of fumonisin B1, a carcinogenic mycotoxin produced by fusarium moniliforme"Carcinogenesis. 20. 817-824 (1999)
• [Publications] Yoshizawa T., Fujita T., Mizusawa H., Shoji S., et al.: "L-threo-3, 4-dihydroxyphenyl serine enhances the orthostatic responses of plasma renin activity and angiotensin II in multiple system atrophy"J. Neurol.. 246. 193-197 (1999)
• [Publications] Ishikawa K., Watanabe M., Yoshizawa K., Fujita T., Iwamoto H., Yoshizawa T., et al.: "Clinical, neuropathological, and molecular study in two families with spinocerebellar ataxia type 6 (SCA6)"J. Neurol., Neurosurg., Psychiatr.. 57. 86-89 (1999)
• [Publications] Hoshino S., Yoshizawa T., Hayashi A., Ohkoshi N., Tamaoka A., Shoji S., et al.: "A combination of autoimmune hepatitis, sensory-dominant peripheral neuropathy, and primary sjogren's syndrome in the same patient : a rare association"J. Medicine. 30. 83-92 (1999)
• [Publications] Takuma H., Kwak S., Yoshizawa T., Kanazawa I.: "Reduction of GluR2 RNA editing, a molecular change that increases Ca-influx through AMPA receptors, selective in the spinal ventral gray of patients with ALS"Ann. Neurol.. 9. 69-78 (2000)
• [Publications] Omori, N., Hoshikawa, Y., Uchino, H., Shibasaki, F.: "Nuclear Factor of Activated T Cells (NFAT)/Calcineurin Pathway in Microglia"Neurochemical Research. (in press).
• [Publications] 芝崎太: "カルシニューリンとBcl-2の相互作用および情報伝達系との関わり"臨床免疫. 30. 689-696 (1998)
• [Publications] 芝崎太: "カルシニューリンの新たな展開:神経細胞死制御"脳の科学. 20. 203-208 (1998)
• [Publications] 大森信彦、芝崎太: "カルシニューリンによる転写因子調節、NF-ATの機能制御を中心に"蛋白質核酸酵素. 43. 1047-1054 (1998)
• [Publications] 下重美紀、芝崎太: "Ca^<2+>と動態;カルシウムカルシニューリンを介するアポトーシス制御機構"蛋白質核酸酵素臨時増刊号. 43. 1877-1883 (1998)
• [Publications] 近藤英作、芝崎太: "Bcl-2によるアポトーシス制御機構の新たな展開,カルシニューリンはBcl-2の機能制御因子である"実験医学. 43. 1047-1054 (1998)
• [Publications] 芝崎太: "カルシニューリンの脳における新たな展望"神経精神薬理. 20. 203-208 (1998)
• [Publications] 白岩伸子、中川真紀子、吉澤利弘、ら: "Balo病様のMRI所見を臨床経過と比較し得た急性白室脳症の2症例"神経内科. 49. 59-66 (1998)
• [Publications] 近藤英作、松井秀樹、松尾良信、芝崎太: "カルシニューリン研究の新しい展開"日本臨床. 16. 233-241 (1998)
• [Publications] 近藤英作、芝崎太: "Bcl-2によるアポトーシス制御機構の新たな展開-カルシニューリンはBcl-2の機能制御分子である-"実験医学. 16. 1253-1258 (1998)
• [Publications] 下重美紀、芝崎太: "カルシニューリンを介するアポトーシス制御"実験医学増刊 脳・神経科学の最先端. 17. 92-99 (1999)
• [Publications] 大森信彦、芝崎太: "T細胞の活性化とNFATサブタイプ"臨床免疫(科学評論社). 32. 525-531 (1999)
• [Publications] 近藤英作、万波智彦、吉野正、赤木忠厚: "胚中心細胞におけるアポトーシス関連遺伝子の発現"日本リンパ網内系学会会誌. 39. (1999)
• [Publications] 大森信彦、芝崎太: "カルシウムによる細胞死と生存の制御"Molecular Medicine(中山書店). 37(4) (in press).
• [Publications] 吉澤利弘: "Machado-Joseph病"クリニカルニューロサイエンス. (in press).
• [Publications] 吉澤利弘: "脊髄小脳変性症-update-シアリドーシス"クリニカルニューロサイエンス. 17. 446-451 (1999)