2018 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of CaMKKbeta/AMPK signaling and drug development
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18K06113
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
徳光 浩 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 教授 (20237077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曲 正樹 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 助教 (50359882)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | CaMKKβ / cAMP / PKA / Ca2+シグナル伝達 / タンパク質リン酸化反応 / AMPK / イソプロテレノール / HeLa細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CaMKKβ/AMPKカスケード反応は細胞内Ca2+の濃度上昇を引き金に開始するタンパク質リン酸化反応を介した細胞内情報伝達機構であり、種々の代謝調節機構やがん細胞増殖といった病態生理学的にも重要であると考えられている。当該研究において、CaMKKβが部位特異的なリン酸化反応により機能調節を受けることを見出した。HeLa細胞をイソプロテレノールにより刺激することにより、速やかにCaMKKβのThr144のリン酸化が上昇することを見出し、アドレナリン受容体を介したcAMP経路によるリン酸化調節が示唆された。確かにcAMP濃度の上昇を惹起するフォルスコリン刺激においてもCaMKKβのThr144のリン酸化が上昇することを確認した。さらにはこれらのアゴニスト刺激によるThr144のリン酸化上昇はPKA阻害剤であるH-89処理により完全に消失することから、cAMP/PKA経路によるリン酸化反応であることが明らかとなった。PKAの触媒サブユニットの遺伝子導入や精製したPKAを用いてもCaMKKβのThr144のリン酸化を観察できた。一方、試験管内においてPKAによりリン酸化させたCaMKKβはCa2+/CaM依存性を獲得する結果を得ることができた。またこのThr144のリン酸化はマウス脳組織より免疫沈降したCaMKKβにおいても認められた。これらの結果より、CaMKKβは生理的にcAMP/PKA経路によってそのThr144がリン酸化されることで、Ca2+依存性の酵素活性を保持していることが考えられた。これらはCa2+とcAMPの二つのセカンドメッセンジャーがCaMKKβ分子上でクロストークしている新しい細胞内シグナル伝達調節機構であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度に得られた研究成果は、以下の国際学術誌に発表することができた。
Regulation of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase β by cAMP signaling. Takabatake S*, Ohtsuka S*, Sugawara T, Hatano N, Kanayama N, Magari M, Sakagami H, and Tokumitsu H Biochim. Biophys. Acta.- General Subjects 1863, 672-680 (2019) (equal contribution*)
また、これまでの研究成果を以下の総説にまとめ、発表した。
Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase ―カルシウムシグナル伝達から創薬へ―徳光 浩 生化学 90(4), 452-461 (2018) doi:10.14952/SEIKAGAKU.2018.900452
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| Strategy for Future Research Activity |
当該研究において見出したcAMP/PKA経路によるCaMKKβのリン酸化調節機構については、今後本リン酸化が他の刺激やリン酸化酵素によっても触媒される生理的可能性を探る。さらに逆反応であるThr144の脱リン酸化反応についても脱リン酸化酵素阻害剤等を用いて、細胞レベルで検証する。最近CaMKK相互作用分子を見いだすことができたため、この足場タンパク質を介したCaMKKの時空間的制御機構についてもタンパク質分子間相互作用の観点から明らかにする。またこれらのCaMKKシグナル伝達解析から、あらたな低分子量阻害薬の創製についても研究を開始している。これらは研究計画通りである。
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[Book] Methods Mol Biol.2019
Author(s)
Sakane K, Yamaguchi F, Tsuchiya M, Kondo R, Kanayama N, Magari M, Hatano N, Kobayashi R, Tokumitsu H.
Total Pages
11
Publisher
Humana Press, New York, NY
ISBN
978-1-4939-9029-0
