神経細胞に特異的なカルシウム結合蛋白質calbrainは記憶の形成に関与する

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694284
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kagawa Medical School
• Principal Investigator: 徳田 雅明 香川医科大学, 医学部, 教授 (10163974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 勝良 香川医科大学, 医学部, 助手 ; 山口 文徳 香川医科大学, 医学部, 助手 (40271085) ; 小林 良二 香川医科大学, 医学部, 教授 (00020917) ; 松下 治 香川医科大学, 医学部, 助教授 (00209537) ; 岡部 昭延 香川医科大学, 医学部, 教授 (20093677)
• Keywords: Calbrain / カルシウム結合蛋白質 / 脳 / 記憶 / S-100 / Ca^<2+> / calmodulin-dependent protein kinase II / calcineurin

Research Abstract

Calbr ainならびに類似のEF-handカルシウム結合蛋白質の物性を解析するとともに、記憶の形成に関連する蛋白質(酵素)に及ぼす影響を解析した。
1 Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II(CaMK2)に対してはカルモジュリンと競合的に阻害効果を示したが、CaMK1,CaMK4活性に対してはほとんど阻害効果を示さなかった。
2 calbrainはCaMK2の自己リン酸化を抑制した。
3 他のcalmodulin依存性酵素(myosine light-chain kinase,nitric oxide synthase,phosphodiester aseなど)に対する効果も調べたが、ほとんど阻害も促進もしなかった。ただしcalcineurinに対してcalmodulinがなくても促進効果を示した。
4 calbrainの発現をNorthernblot解析で調べたところ、特異的に脳に発現し、特に海馬や小脳に多く認められた。
5 calbrainおよびS-100等のEF-handカルシウム結合蛋白質を多量に発現させ、NMRや結晶解析などによりの分子構造解析を行い比較検討している。
6 calbrainのアルツハイマー脳において発現を解析したが、対象脳との間に大きな差は認められなかった。
以上の結果から、calbrainは2つのEF-hand構造を持つカルシウム結合蛋白質であるが、calmodulinとは異なる働きを持つと考えられる。特に記憶に関連するCaMK2とcalcineurinに対して相反する作用を持つことが判明した。

Research Products

• [Publications] Yamashita K: "Purification of bovine S100A12from recombinant Escherichia coli."Protein Expr Purif. 16・1. 47-52 (1999)
• [Publications] Yamaguchi K: "Calbrain,a novel two EF-hand calcium-binding protein that suppresses Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II activity in the brain."J Biol Chem. 274・6. 3610-3616 (1999)
• [Publications] Tsumura T: "The expression of Ca^<2+>calmodulin-dependent protein kinase I in rat retina is regulated by light stimulation."Vision Res. 39・19. 3165-3173 (1999)