CaMキナーゼ活性を制御するCaMキナーゼホスファターゼの活性調節機構の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12670103
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 亀下 勇 香川大学, 農学部, 教授 (60127941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 敦彦 旭川医科大学, 医学部, 助手 (90212886)
• Keywords: タンパク質リン酸化反応 / プロテインホスファターゼ / プロテインキナーゼ / カルモデュリンキナーゼ / 活性制御機構 / 変異酵素

Research Abstract

CaMキナーゼホスファターゼ(CaMKP)は、多機能性CaMキナーゼ(CaMK)を特異的に脱リン酸化する新規プロテインホスファターゼである。本研究はCaMKPの構造と機能の相関を調べることによって、その調節機能を解明することを目指してきたが、本年度は以下のような研究成果が得られた。
(1)様々なCaMKP変異酵素の作製とその解析-ラットのCaMKPは450アミノ酸からなるタンパク質であるが、その101-109番目にはグルタミン酸がつながった特徴的なポリグルタミン酸領域が存在している。今回、このポリグルタミン酸領域を欠失した変異体(Δ101-109)ならびにC末端領域を欠失した2種の変異体N396とN412を作製した。M412は、元のCaMKP(WT)と酵素化学的な性質はほとんど変化していなかったが、N396はまったく酵素活性を示さなかった。また、Δ101-109は、ポリリシン非存在下での基礎活性はWTと変わらないものの、WTと異なりポリリシンによる活性化を受けなくなることが明らかになった。これらの結果から、ポリグルタミン酸領域が本酵素の活性調節に重要であること、またC末端領域の約40アミノ酸は本酵素の活性発現に必要ないことが示された。
(2)ポリカチオンによる活性調節機構-CaMKPのポリカチオンによる活性化にはポリグルタミン酸領域が重要な役割を果たすことが明らかにされたが、その活性化メカニズムについて解析を進めた。CaMKPと基質のCaMKは直接的には強い結合は示さないが、アミノ酸数20以上の長さのポリリシン存在下に両者が結合し、3者複合体を形成することが明らかになった。この結果からポリカチオンは、基質となるリン酸化CaMKとCaMKPの間の橋渡しをすることにより、酵素反応の効率を上げている可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] A.Ishida: "Phosphorylation of calmodulin by Ca2+/calmodulin-depcndent protein kinase IV"Archives of Biochemistry and Biophysics. 407. 72-82 (2002)
• [Publications] A.Ishida: "Stimulation of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase phoshpatase by polycation"Archives of Biochemistry and Biophysics. 408. 229-238 (2002)