2016 Fiscal Year Annual Research Report
Phosphorylation-dependent regulatory mechanism of calmoudlin-kinase cascade
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26440056
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
徳光 浩 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20237077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曲 正樹 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (50359882)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | CaMKK / AMPK / STO-609 / CaMK cascade / Protein Kinase / Signal Transduction |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ca2+/Calmodulin-dependent protein kinase kinase(CaMKK)の標的リン酸化酵素のひとつであるAMPK活性化リン酸化酵素(AMPK)を介したCaMKK/AMPK経路は代謝調節からがん細胞増殖に至る新たなカルシウムシグナル伝達経路を調節している。これまで、CaMKKの阻害化合物としてSTO-609を開発し、世界中でCaMKKシグナル伝達機構の解析に使用されている。その結果、CaMKKアイソフォームにおいて、CaMKKαではなくCaMKKβがAMPK活性化酵素として同定され本リン酸化カスケード反応を構成していることが明らかとなっている。本研究においては試験管内におけるCaMKKαとCaMKKβによるAMPK の活性化ループに存在するThr172の時間依存的なリン酸化上昇について検討したところ、CaMKKβがCaMKKαより約14倍高いリン酸化酵素活性を示した。このリン酸化効率の差を生み出している一次構造上の特徴を明らかにするために、GST-CaMKKβ/αキメラ変異体またはGST-CaMKKβ/α/βキメラ変異体を用いた結果、CaMKKβSer357とLeu358(CaMKKαAla321とIle322)がAMPKの基質認識に関わっていることが示唆された。そこで、CaMKKαAla321SerもしくはIle322Leu変異体を用いて、AMPKに対するリン酸化活性を測定した結果、CaMKKαIle322LeuがCaMKKβと同様のリン酸化活性を示すとともにAMPKに対するKm値は4.9μMと算出され、AMPKに対する親和性を上昇させた。細胞内においても同様の結果得たことから、CaMKKアイソフォーム間で異なる一アミノ酸の違いがAMPKに対する親和性の差を生み出し、基質特異性の差異に基づく酵素活性に影響を及ぼすことを明らかにした。
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