カルシウム/カルモデュリン依存性多機能性蛋白質燐酸化酵素による中枢神経機能の制御

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04404024
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 藤澤 仁 旭川医科大学, 医学部, 教授 (10027039)
• 研究分担者: 木谷 隆子 旭川医科大学, 医学部, 教務職員 (70101417) ; 竹内 昌之 旭川医科大学, 医学部, 助手 (40226999) ; 石田 敦彦 旭川医科大学, 医学部, 助手 (90212886) ; 亀下 勇 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (60127941)
• キーワード: カルモデュリン / カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素 / カルモデュリンキナーゼII / カルモデュリンキナーゼIV / カルモデュリンキナーゼIVキナーゼ / 自己阻害ドメイン

研究概要

カルシウムイオン/カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素II(キナーゼII)とIV(キナーゼIV)は、AキナーゼやCキナーゼと同様、セカンドメッセンジャー応答性の多機能性蛋白質燐酸化酵素であり、細胞のシグナル伝達に重要な働きをしているが、脳に特異的に、かつ高含量で存在するので中枢神経機能の制御に深く関わっている酵素であると推定されている。この2つの酵素の性質や制御機構を充分理解することが中枢神経の機能制御を考える上に重要である。
1.キナーゼIIは酵素分子内に存在する自己阻害ドメインが基質結合部位に結合して酵素を不活性な状態に保っている。自己阻害ドメインを切除した酵素フラグメントと自己阻害ドメインのアミノ酸配列をもつ合成ペプチドを用いて検討した結果、自己阻害ドメインは酵素を不活性化するばかりでなく、安定化作用も持つことを示した。
2.脳に特異的に分布するキナーゼIVの活性化因子(キナーゼIVキナーゼ)をラットの脳から精製し、その性質を調べた。キナーゼIVキナーゼは分子量66Kdのカルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素でキナーゼIVをリン酸化してその活性を著明に上昇させた。キナーゼIVキナーゼ非存在下ではキナーゼIVは自己燐酸化によって活性化されなかった。キナーゼIVの活性発現にはキナーゼIVキナーゼが必要であることを明らかにし、カルモデュリン依存性キナーゼカスケードの存在を示した。

研究成果

• [文献書誌] T.Kitani: "cDNA Cloning and Expression of Human Calmodulin-Dependent Protein Kinase IV" J.Biochem.115. 637-640 (1994)
• [文献書誌] A.Ishida: "Inactivation of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II by Ca^<2+>/calmodulin" J.Biochem.115. 1075-1082 (1994)
• [文献書誌] S.Okuno: "Purification and Characterization of Ca^<2+>/Calmodulin-dependent Protein Kinase IV Kinase from Rat Brain" J.Biochem.116. 923-930 (1994)
• [文献書誌] I.Kameshita: "Preparation and Characterization of Calmodulin-dependent Protein Kinase IV(CaM-kinase IV) free of CaM-kinase IV Kinase from Rat Cerebral Cortex" J.Biochem.117. 85-90 (1995)
• [文献書誌] M.Kato: "Phosphorylation of Rabphilin-3A by Calmodulin-dependent Protein Kinase II" Biochem.Biophys.Res.Commun.205. 1776-1784 (1994)
• [文献書誌] A.Ishida: "Stabilization of Calmodulin-dependent Protein Kinase II through the Autoinhibitory Domain" J.Biol.Chem.270. 2163-2170 (1995)
• [文献書誌] M.Takeuchi: "'Contact Transfer Method':DNA transfer from polyacrylamide gel" Anal.Biochem.224. 611-612 (1995)
• [文献書誌] S.Okuno: "Full Activation of Brain Calmodulin-dependent Protein Kinase IV Requires Phosphorylation of the Amino-terminal Serine-inch Region by Calmodulin-dependent Protein Kinase IV Kinase" J.Biochem.(in press).
• [文献書誌] Y.Nakamura: "An Immunohistochemical study of Ca^<2+>/Calmodulin-dependent Protein Kinase IV in the Rat Central Nervous System:Light and Electron Microscopic Observations" Neuroscience. (in press).
• [文献書誌] T.Kitani: "Inactivation of Ca^<2+>/Calmodulin-dependent Protein Kinase IV by Ca^<2+>/Calmodulin and Restoration of the Activity by Mg^<2+>/EGTA" J.Biochem.(in press).