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脳海馬長期増強に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 04044134
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関熊本大学

研究代表者

宮本 英七  熊本大学, 医学部, 教授 (50109659)

研究分担者 MULLER Domin  ジュネーブ大学, 医学部(スイス), 助教授
山本 秀幸  熊本大学, 医学部, 講師 (60191433)
福永 浩司  熊本大学, 医学部, 助教授 (90136721)
太田 安隆  熊本大学, 医学部, 助手 (90192517)
研究期間 (年度) 1992 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
1993年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1992年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード海馬 / 記憶 / 学習 / シナプス伝達長期増強 / グルタミン酸受容体 / NMDA受容体 / Ca^<2+>動員 / CaMキナーゼII / シナプス活動長期増強 / 受容体阻害薬
研究概要

1973年BlissとLφmoによって見出された,シナプス伝達長期増強(LTP)は,ヒトの記憶,学習の基本モデルとみなされ,活発な研究が続いている。最初,電気生理学的現象として見出されたLTP誘導の背景には分子レベルでの物質の変化が伴っていると考えるのは理の当然である。当初,海馬CA1領域でのLTPは前シナプス性部位活動の亢進に基づき,神経伝達物質の放出素量の増大と考えられた。しかし,最近は,後シナプス部位のNMDAグルタミン酸受容体刺激による細胞内Ca^<2+>流入の増加が引き金とする考えが,種々の状況証拠から確かさを増してきた。細胞内へのCa^<2+>流入後の反応としては,Ca^<2+>依存性プロテインキナーゼ活性化反応がおこり,LTP誘導を引き起こすと考えられている。私達は,海馬培養神経細胞の知見に基づき,Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)に焦点をしぼり,LTPとの関わりを研究してきた。
LTP誘導とCaMキナーゼIIとの密接な関係を検索する目的で,海馬切片,海馬培養組織(器官培養)を用いての実験を行なった。脳海馬切片のCA1領域に入るSchaffer線維にテタヌス性刺激を与え,CA1領域錐体細胞に記録電極を挿入してLTP誘導を確認した。対照としては,低頻度性電気刺激を与えた。刺激後,CA1領域の組織をパンチアウトしてホモジナイズし,上清画分についてCaMキナーゼII活性を測定した。酵素活性測定反応液中には,プロテアーゼ阻害剤,PKC阻害ペプチド(PKC_<19-36>)を添加し,CaMキナーゼIIに特異性の高いシンタイド2を基質として酵素活性を測定した。得られた酵素活性はCaMキナーゼIIそのものと考えられた。CaMキナーゼIIの全活性(Ca^<2+>/カルモデュリン存在下)およびCa^<2+>/カルモデュリン非依存性活性が対照に比較して有意に上昇していた。時間的経過でみると,LTP誘導後5分ではすでに最大活性が得られ,測定した60分でも活性の上昇が維持されていた。全活性,Ca^<2+>非依存性活性の上昇は,シナプシンIを用いても同様に認められた。NMDA受容体阻害剤であるAP5をあらかじめ培養液中に添加しておくと,テタヌス性刺激を与えてもLTP誘導が抑制され,同時にCa^<2+>非依存性活性の上昇もまた抑制された。また,プロテインホスファターゼ1,2Aの阻害剤であるカリキュリンAで前処理しておくと,CaMキナーゼII Ca^<2+>非依存性活性の上昇,テタヌス性刺激によるLTP誘導が観察された。以上の結果はLTP誘導にCaMキナーゼIIの関与を強く示唆している。さらに全活性の上昇したことは,酵素の膜分画から可溶性分画への転移,潜在的酵素の活性化,ホスファターゼ活性の抑制,酵素蛋白質の誘導などが考えられる。
国際学術共同研究を行なっているスイス・ジュネ-ブ大学医学部薬理学教室と熊本大学医学部第一薬理学教室は協力して次のような研究役割を分担した。Muller博士はラット海馬組織の培養を施行し,成熟ラット海馬切片とともに,テタヌス性電気刺激を与えて,電気生理学的にLTP誘導を確認したサンプルを作製した。昨年度,福永浩司がMuller博士の教室において,サンプル作製後の処理方法を確立し,今年度は,ドライアイス詰めにした凍結サンプルをスイスから熊本大学へ航空便による送付を行ない,第一薬理学教室において,薬理学的,生化学的分析を施行した。さらに,Muller博士は熊本大学医学部第一薬理学教室を訪問し,実際に共同研究を行なった。同時に,これまで得られた結果の解析,検討,今後の研究の進め方について討議した。LTPによるCaMキナーゼII活性化反応後の燐酸化基質の同定,遺伝子発現への効果について予備的成果を得た。
今年度は,共同研究の成果を国内外の学会ならびに雑誌において発表し,成果に関する批判を問うた。第14回国際神経化学会議(フランス・モンペリエ)において宮本英七,第36回日本神経化学会(大阪)において福永浩司,第23回北米神経科学会(アメリカ・ワシントンDC)において福永浩司,第17回日本神経科学大会(名古屋)において行なわれたシンポジウム(シナプス長期増強の分子機構,オ-ガナイザー:宮本英七,津本忠治)においてD.Muller,福永浩司がそれぞれ成果の発表を行なった。

報告書

(2件)
  • 1993 研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (58件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (58件)

  • [文献書誌] M.Morioka: "Regional and temporal alterations in Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the hippocampus of rat brain after transient forebrain ischemia" J.Neurochem.58. 1798-1809 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamakawa: "Occurrence of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in various cultured cells" Biomedical Res.13. 173-179 (1992)

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  • [文献書誌] T.Yamakawa: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by stimulation with bradykinin in neuroblastoma×glioma hybrid NG108-15 cells" Brain Res.597. 220-226 (1992)

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  • [文献書誌] B.A.Perrino: "Characterization of the phosphatase activity of a baculovirus-expressed calcineurin A isoform" J.Biol.Chem.267. 15965-15969 (1992)

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  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and protein kinase C by glutamate in cultured rat hippocampal neurons" J.Biol.Chem.267. 22527-22533 (1992)

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  • [文献書誌] K.Nakao: "Increased expression and regional differences of atrial myosin light chain 1 in the human ventricles with old myocardial infarction:Analyses using two monoclonal antibodies" Circulation. 86. 1727-1737 (1992)

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  • [文献書誌] K.Nakao: "Increased expression of atrial myosin light chain 1 in the overloaded human left ventricle:Possible expression of fetal type myocytes" International J.Cardiol.36. 315-328 (1992)

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  • [文献書誌] K.Kugiyama: "Lysophosphatidylcholine inhibits surface receptor-mediated intracellular signals in endothelial cells by a pathway involving protein kinase C activation" Circulation Res.71. 1422-1428 (1992)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "神経系における蛋白質燐酸化反応の意義" 神経研究の進歩,特集「神経系の細胞骨格・細胞内情報伝達系」. 36. 489-501 (1992)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼIIの細胞における活性化反応と細胞機能" 蛋白質 核酸 酵素,特集「Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼIIの構造と機能」. 37. 1600-1613 (1992)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "カルシウム動員とその作用" ブレインサイエンス,特集「神経細胞とセカンドメッセンジャー」. 3. 353-357 (1992)

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  • [文献書誌] K.Fujimoto: "Novel monoclonal antibodies specific for human cardiac myosin light chain 1:Useful tools for analysis of normal and pathological hearts" J.Histochem.Cytochem.41. 35-42 (1993)

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  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Dephosphorylation of autophosphorylated Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by protein phosphatase 2C" J.Biol.Chem.268. 133-137 (1993)

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  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Long-term potentiation is associated with an increased activity of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II" J.Biol.Chem.268. 7863-7867 (1993)

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  • [文献書誌] S.Hisanaga: "Dephosphorylation of microtubule-binding sites at the neurofilaments-H tail domain by alkaline,acid,and protein phosphatases" J.Biochem.113. 705-709 (1993)

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  • [文献書誌] M.Nagano: "Comparative study of modification and degradation of neurofilament proteins in rats subchronically treated with allyl chloride,acrylamide or 2,5-hexanedione" Environmental Res.63. 229-240 (1993)

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  • [文献書誌] S.Goto: "Cellular colocalization of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the rat cerebral cortex and hippocampus" Neurosci.Lett.149. 189-192 (1993)

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  • [文献書誌] M.Ohgushi: "Protein kinase C inhibitors prevent impairment of endothelium-dependent relaxation by oxidatively modified LDL" Arteriosclerosis and Thrombosis. 13. 1525-1532 (1993)

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  • [文献書誌] 福永浩司: "記憶とカルモデュリンキナーゼII" 細胞. 25. 319-323 (1993)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "サイクリックヌクレオチド依存性プロテインキナーゼ" 実験医学,増刊「バイオシグナル実験法」. 11. 346-350 (1993)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "脳機能とカルシウム-カルシニューリン-" Clinical Calcium,特集「痴呆とカルシウム」. 3. 299-303 (1993)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "脳における情報伝達系と蛋白質リン酸化反応" 実験医学,増刊「脳神経系の発生・分化と可塑性」. 11. 1364-1368 (1993)

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  • [文献書誌] 宮本英七: "シナプス長期増強とCa^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII" 細胞工学,特集「記憶の基礎メカニズム」. 12. 487-492 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "情報伝達と細胞応答" 蛋白質 核酸 酵素(通漢500号記念特集). 38. 2085-2088 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "受容体刺激後の細胞応答-創薬のための薬物効果判定とその作用機作研究モデル-" 日薬理誌(総説特集号:創薬における薬理学の役割). 102. 161-169 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼ" Clinical Calcium,特集「細胞の機能制御とカルシウム」. 13. 1440-1445 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "蛋白質燐酸化,脱燐酸化反応" 生体の科学,特集「現代医学・生物学の仮説・学説」. 44. 517-521 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "Part3.シグナルの伝達から小胞の分泌まで 1.カルモジュリン依存性蛋白質リン酸化酵素" Mebio,特集「シナプス伝達分泌機構研究の新展開」. 10. 74-79 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Arakane: "Glycolipids isolated from Aplysia kurodai can activate cyclic adenosine 3′,5′-monophosphate-dependent protein kinase from rat brain" J.Neurochem.62. 86-93 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yano: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and phosphorylation of intermediate filament proteins by stimulation of glutamate receptors in cultured rat cortical astrocytes" J.Biol.Chem.269. 5428-5439 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Miyamoto: "In:Molecular Basis of Neuronal Connectivity(eds.M.Satake,K.Obata,H.Hatanaka,E.Miyamoto and T.Okuyama) Possible involvement of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in synaptic functions" Kohko-do Co.,Ltd.,Niigata, 3 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "生体における情報伝達(田中千賀子,西塚泰美・編集),3.タンパク質リン酸化反応とその調節 3.1 cyclic nucleotide-dependent protein kinase" 南江堂,東京, 7 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮本英七: "3.5タンパク質リン酸化反応.レセプター基礎と臨床 (井村裕夫,岡哲雄,芳賀達也,岸本英爾・編集)" 朝倉書店,東京, 8 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Morioka: "Regional and temporal alterations in Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the hippocampus of rat brain after transient forebrain ischemia" J.Neurochem.58. 1798-1809 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamakawa: "Occurrence of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in various cultured cells" Biomedical Res.13. 173-179 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamakawa: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by stimulation with bradykinin in neuroblastoma x glioma hybrid NG108-15 cells" Brain Res.597. 220-226 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.A.Perrino: "Characterization of the phosphatase activity of a baculovirus-expressed calcineurin A isoform" J. Biol.Chem.267. 15965-15969 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and protein kinase C by glutamate in cultured rat hippocampal neurons" J. Biol.Chem.267. 22527-22533 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Nakao: "Increased expression and regional differences of atrial myosin light chain 1 in the human ventricles with old myocardial infarction : Analyses using two monoclonal antibodies" Circulation. 86. 1727-1737 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Nakao: "Increased expression of atrial myosin light chain 1 in the overloaded human left ventricle : Possible expression of fetal type myocytes" International J. Cardiol.36. 315-328 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kugiyama: "Lysophosphatidylcholine inhibits surface receptor-mediated intracellular signals in endothelial cells by a pathway involving protein kinase C activation" Circulation Res.71. 1422-1428 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fujimoto: "Novel monoclonal antibodies specific for human cardiac myosin light chain 1 : Useful tools for analysis of normal and pathological hearts" J. Histochem.Cytochem.41. 35-42 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Dephosphorylation of autophosphorylated Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by protein phosphatase 2C" J. Biol.Chem.268. 133-137 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Long-term potentiation is associated with an increased activity of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II" J. Biol.Chem.268. 7863-7867 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hisanaga: "Dephosphorylation of microtubule-binding sites at the neurofilaments-H tail domain by alkaline, acid, and protein phosphatases" J. Biochem.113. 705-709 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nagano: "Comparative study of modification and degradation of neurofilament proteins in rats subchronically treated with allyl chloride, acrylamide or 2, 5-hexanedione" Environmental Res.63. 229-240 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Goto: "Cellular colocalization of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the rat cerebral cortex and hippocampus" Neurosci.Lett.149. 189-192 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ohgushi: "Protein kinase C inhibitors prevent impairment of endothelium-dependent relaxation by oxidatively modified LDL" Arteriosclerosis and Thrombosis. 13. 1525-1532 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Arakane: "Glycolipids isolated from Aplysia kurodai can activate cyclic adenosine 3', 5'-monophosphate-dependent protein kinase from rat brain" J. Neurochem.62. 86-93 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yano: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and phosphorylation of intermediate filament proteins by stimulation of glutamate receptors in cultured rat cortical astrocytes" J. Biol.Chem.269. 5428-5439 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Miyamoto: Kohko-do Co., Ltd., Niigata. "Possible involvement of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in synaptic functions". In : Molecular Basis of Neuronal Connectivity (eds. M.Satake, K.Obata, H.Hatanaka, E.Miyamoto and T.Okuyama), 172-174 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Morioka: "Regional and temporal aliterations in Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and calcineurin in the hippocampus of rat brain after transient forebrain ischemia." J.Neurochem.58. 1798-1809 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamakawa: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent Protein kinase II by stimulation with bradykinin in neuroblastoma×glioma hybrid NG108-15cells." Brain Res.597. 220-226 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] B.A.Perrino: "Characterization of the phosphatase activity of a baculovirus-expressed calcineurin A isoform." J.Biol.Chem.267. 15965-15969 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Activation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent proteion kinase II and protein kinase C by glutamate in cultured rat hippocampal neurons." J.Biol.Chem.267. 22527-22533 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 宮本英七: "Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼIIの細胞における活性化反応と細胞機能." 蛋白質 核酸 酵素. 37. 1600-1613 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fukunaga: "Dephosphorylation of autophosphorylated Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by Protein II by Protein phosphatase 2C." J.Biol.Chem.268. 133-137 (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] E.Miyamoto: "Molecular Basis of Neuronal Connectivity" Kohko-Co.,Ltd.,Niigata, 199 (1992)

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      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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