Cdk5による脳の形成・発達に関与する蛋白質リン酸化の同定とその機能解明

• 研究課題/領域番号: 15500273
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 大島 登志男 独立行政法人理化学研究所, 発生神経生物研究チーム, 副チームリーダー (20311334)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: リン酸化 / セリン・スレオニンキナーゼ / サイクリン依存性キナーゼ / GSK3β / チュブリン / リーリン / Dab1 / アルツハイマー病 / キナーゼ / 大脳皮質 / 細胞移動

研究概要

目的と方法:
Cdk5は神経細胞特異的セリン・スレオニン(Ser/Thr)キナーゼで、Cdk5欠損マウスでは、脳の皮質形成の異常があり、脳形成に重要な基質のリン酸化が起こらない事が原因であると推定される。我々は、リン酸化特異的抗体と2次元電気泳動を組み合わせた方法により、Cdk5欠損マウス脳でリン酸化の低下している蛋白質をスクリーニングし、同定された蛋白質でのリン酸化の機能的意義を検討した。既知の基質であるDab1についても、Cdk5によるリン酸化の意義を検討した。
結果:
このスクリーニングにより、CRMP2が新たに基質として同定された。横浜市大薬理学教室との共同研究により、Cdk5のリン酸化部位はSer522と同定され、このリン酸化が、Ser509のGSK3βによるリン酸化に必須であり、Cdk5→GSK3βによるsequentialなCRMP2のリン酸化により、CRMP2とチュブリンとの結合能が低下し、Cdk5欠損マウス脳においては両者の結合が亢進している事が明らかとなった。さらに、このリン酸化がAlzheimer病患者脳特異的な3F4モノクローナル抗体の抗原性の出現に関与することを明らかにした。また、脳形成関連蛋白質でCdk5の基質として同定された蛋白質Dab1ついて検討した。Dab1は、脳の皮質形成に異常をきたすリーラーマウスで欠損しているリーリンのシグナルを伝える細胞内アダプター蛋白質である。我々はin vitroの実験から、Dab1のC末の8ヶ所のSer/ThrをCdk5がリン酸化する事を明らかにした。Dab1は、リーリン刺激によりチロシンリン酸化を起こすが、このチロシンリン酸化が、Cdk5のSer/Thrリン酸化により、抑制されている事を見出した。この事は、Cdk5がリーリンシグナルを調整しているものと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Modulation of Reelin signaling by Cyclin-dependent kinase 5 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Ohshima ら
  • 雑誌名: Brain Reserch (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Modulation of Reelin signaling by Cyclin-dependent kinase 5. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohshima, T., Suzuki, H., Morimura, T., Ogawa, M., Mikoshiba, K.
  • 雑誌名: Brain Res. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Modulation of Reelin signaling by Cyclin-dependent kinase 5 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Ohshimaら
  • 雑誌名: Brain Research (in press)
• [雑誌論文] Semaphorin-3A signaling is mediated via sequential Cdk5-GSK3B phosphorylation of CRMP2 : Impli-sation of common phoshorylating mechanism underlying axon guidance and Alzheimer's disease (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Uchida ら
  • 雑誌名: Genes to Cells Vol.10,Issue 2 ページ: 165-179
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Impairment of hippocampal long-term depression and defective spatial learning and memory in p35 mice (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ohshima ら
  • 雑誌名: J. Neurochem. 94 ページ: 917-925
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Semaphorin-3A signaling is mediated via sequential Cdk5-GSK3β phosphorylation of CRMP2 : implication of common phosphorylating mechanism underlying axon guidance and Alzheimer's disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Ohshima, T., Sasaki, Y., Suzuki, H., Yanai, S., Yamashita, N., Nakamura, F., Takei, K., Ihara, Y., Mikoshiba, K., Kolattukudy, P., Honnorat, J., Goshima, Y.
  • 雑誌名: Genes to Cells 10 ページ: 165-179
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impairment of hippocampal long-term depression and defective spatial learning and memory in p35 mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohshima, T., Ogura, H., Tomizawa, K., Hayashi, K., Suzuki, H., Saito, T., Kamei, H., Nishi, A., Bibb, J.A., Hisanaga, S, Matsui, H., Mikoshiba, K.
  • 雑誌名: J Neurochem. 94 ページ: 917-925
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impairment of hippocampal long-term depression and defective spatial learning and memory in p35 mice (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ohshimaら
  • 雑誌名: J.Neurochem. 94 ページ: 917-925
• [雑誌論文] Cdk5-dependent regulation of glucose-stimulated insulin secretion. (2005)
  • 著者名/発表者名: Wei Fら
  • 雑誌名: Nature Medicine 11 ページ: 1104-1108
• [雑誌論文] Semaphorin-3A signaling is mediated via sequential Cdk5-GSK3β phosphorylation of CRMP2 : Implication of common phosphorylating mechanism underlying axon guidance and Alzheimer's disease (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Uchida
  • 雑誌名: Genes to Cells Vol.10, Issue 2 ページ: 165-179
• [文献書誌] M.Hirasawa, T.Ohshima, S.Takahashi et al.: "Perinatal abrogation of Cdk5 expression in brain results in neuronal migration defects"Proceeding National Academy of Science U.S.A.. 印刷中. (2004)