カルモデュリンの情報伝達モード切り替えスイッチ仮説の検証

• 研究課題/領域番号: 14658202
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大矢 禎一 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (20183767)
• 研究分担者: 岡野 浩行 理化学研究所, フロンティア研究システム, 研究員 ; 木村 英紀 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10029514)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2002年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: カルモデュリン / カルシウム / シグナル伝達 / 分子認識 / 接合 / 情報伝達 / NUF1 / 出芽酵母

研究概要

細胞は環境の要求に応じて多くの細胞機能を適切に制御する必要がある。各細胞機能を一つのシステムとみなせば、この問題はシステム制御の問題として捉えることができる。カルモデュリンはCa2+情報伝達系で重要な役割を持つCa2+結合タンパク質であり、Ca2+と結合することで多種のターゲットタンパク質と結合し、その活性を調節している。多くのターゲットのカルモデュリン結合部位の間にはアミノ酸の一次配列上の相同性がなく、カルモデュリンによる多種のターゲットの認識機構には大きな関心が寄せられている。そこで、カルモデュリンのCa2+存在下、非存在下における多種のターゲットとの結合スペクトラムをin vitroおよびin vivoで測定し、分子遺伝学的手法を用いて、両結合スペクトラムの差の生理的意義を調べることにした。これにより、カルモデュリンの情報伝達モード切り替えスイッチ仮説の検証を目指した。10以上のカルモデュリンのターゲットについてin vitroの実験系で、すなわちゲルオーバーレイ法、免疫沈降法を用いて解析した結果、まず、酵母CaMはCa濃度を感知する「切り換えスイッチ」の役割を担いうる性質を持っていることを明かにした。さらに、Ca非結合型に固定されているCaM (cmd1-6)を使って、Ca非結合型でも結合できる標的タンパク質があること、およびCa非結合型では活性化できない経路があることを示した。以上の結果は、CaMはCa濃度を感知して2種類の異なる機能を果たすという、「切り換えスイッチ」の役割を担っていることを支持している。

研究成果

• [雑誌論文] A novel mechanism of intragenic complementation between Phe to Ala calmodulin mutations. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okano, H., Ohya, Y.
  • 雑誌名: J.Biochem. 135 ページ: 289-295
  • NAID: 10016198578
• [雑誌論文] Analysis of the molecular interaction of the farnesyl moiety of transducin through use of a photoreactive farnesyl analog. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara, K., Wada, A., Katadae, M., Ito, M., Ohya, Y., Casey, P.J., Fukada, Y.
  • 雑誌名: Biochemstry 43 ページ: 300-309
• [文献書誌] Okano, H., Ohya, Y.: "Binding of calmodulin to Nuflp is required for karyogamy in Saccharomyces cerevisiae."Mol.Gen.Genomic.. 269. 649-657 (2003)
• [文献書誌] Okano, H., Ohya, Y.: "A novel mechanism of intragenic complementation between Phe to Ala calmodulin mutations."J.Biochem.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Sakamoto H.: "Modulation of heat-shock protein 27 (Hsp27) anti-apoptotic activity by methylglyoxal modification"J.Biol.Chem.. 277. 45770-45775 (2002)
• [文献書誌] Sun Y.: "Characterization and expression of L-amino acid oxidase of mouse milk"J.Biol.Chem.. 277. 19080-19086 (2002)
• [文献書誌] Higashi N.: "The macrophage C-type lectin specific for galactose/N-acetylgalac tosamine is an endocytic receptor expressed on monocyte-derived immature dendritic cells"J.Biol.Chem.. 277. 20686-20693 (2002)
• [文献書誌] K.Yamamoto: "Protein Protocols Handbook, 2nd Edition"Affinity chromatography of oligosaccharides and glycopeptides with immobilized lectins. 917-931 (2002)