プロテインキナーゼＣＤＫＬ５の新規基質に着目したＲｅｔｔ症候群の発症機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J07002
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 片山 将一 香川大学, 農学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Keywords: CDKL5 / Amphiphysin 1 / 基質特異性

Outline of Annual Research Achievements

Cyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)は主に脳に発現するプロテインキナーゼである。CDKL5の遺伝子変異はRett症候群と呼ばれる、精神発達の遅れを伴う神経疾患を引き起こす。Rett症候群の発症メカニズムを明らかにするためには、CDKL5の標的基質を探索し、そのリン酸化の意義を明らかにすることが重要である。そこで、CDKL5の内在性基質の探索を行い、Amphiphysin 1 (Amph1)がCDKL5の非常に良い基質となることを明らかにした。以降、本課題では以下の2つの内容について解析した。
(1)CDKL5の基質認識機構の解析
CDKL5によるAmph1リン酸化の意義を解析する中で、Amph1以外の基質が存在する可能性が考えられた。そこで、CDKL5の基質をさらに探索するために、CDKL5の基質認識機構を解析した。様々なAmph1点変異体を使用して、CDKL5の認識配列がRPXSXであることを見出した。さらに、CDKL5によるリン酸化にはCLAP領域と呼ばれるAmph1の特徴的な構造が重要であった。今後はこの情報をもとに、Amph1以外のCDKL5基質を探索する予定である。
(2)ゼブラフィッシュCDKL5の機能解析
これまでに哺乳動物のCDKL5の機能についての報告はあるものの、魚類のCDKL5の性質については全く明らかになっていない。そこで、ゼブラフィッシュCDKL5 (zCDKL5)のクローニングを行い、zCDKL5-S (3117 bp)とzCDKL5-L (3240 bp)の2種類のスプライスバリアントを取得した。また、zCDKL5-SとzCDKL5-Lは胚発生や組織において発現のパターンが異なることを明らかにした。zCDKL5の性質について基本的知見が得られたため、今後は個体レベルでzCDKL5の機能を解析する。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Expression analyses of splice variants of zebrafish cyclin-dependent kinase-like 5 and its substrate, amphiphysin 1. (2016)
  • Author(s): Katayama, S., Senga, Y., Oi, A., Miki, Y., Sugiyama, Y., Sueyoshi, N., Kameshita, I.
  • Journal Title: Gene Volume: 583 Pages: 15-23
  • DOI: doi: 10.1016/j.gene.2016.02.036.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Critical Determinants of Substrate Recognition by Cyclin-dependent Kinase-like 5 (CDKL5). (2015)
  • Author(s): Katayama, S., Sueyoshi, N., Kameshita, I.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 54 Pages: 2975-2987
  • DOI: doi: 10.1021/bi501308k.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expression and phosphorylation state analysis of intracellular protein kinases using Multi-PK antibody and Phos-tag SDS-PAGE. (2015)
  • Author(s): Sugiyama, Y., Katayama, S., Kameshita, I., Morisawa, K., Higuchi, T., Todaka, H., Kinoshita, E., Kinoshita-Kikuta, E., Koike, T., Taniguchi, T., Sakamoto, S.
  • Journal Title: MethodsX Volume: 19 Pages: 469-474
  • DOI: doi: 10.1016/j.mex.2015.11.007.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Amphiphysin 1のCLAP領域はCyclin-dependent kinase-like 5によってリン酸化されるために重要である (2015)
  • Author(s): 片山 将一、大井 愛海、三木 洋祐、末吉 紀行、亀下 勇
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会 第88回 日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] Dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A（DYRK１A）によるCyclin-dependent kinase-like 5（CDKL5）のリン酸化とその意義 (2015)
  • Author(s): 大井 愛海、片山 将一、波多野 直哉、杉山 康憲、末吉 紀行、亀下 勇
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会 第88回 日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] 担子菌Coprinopsis cinereaの成長菌糸に存在するCaMキナーゼ(CoPK02)の性質 (2015)
  • Author(s): 山下 雅史、片山 将一、千賀 由佳子、杉山 康憲、末吉 紀行、亀下 勇
  • Organizer: 第38回 日本分子生物学会 第88回 日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] Rett症候群の発症に関わるCyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)のアミノ酸変異と基質リン酸化活性 (2015)
  • Author(s): 大井 愛海、片山 将一、杉山 康憲、末吉 紀行、亀下 勇
  • Organizer: 第56回 日本生化学会 中国・四国支部例会
  • Place of Presentation: 島根大学会館
  • Year and Date: 2015-05-29 – 2015-05-29
• [Remarks] 香川大学 動物機能生化学研究室 ホームページ
  • URL: http://www.ag.kagawa-u.ac.jp/sueyoshi/index.html