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カルパインはカルシウムによって活性化される細胞内プロテアーゼであり、細胞機能調節における役割やいくつかの疾病の原因となることは、近年、数多く報告されているが、その基質の認識機構についてはあまりよくわかっていない。カルパインは、システインプロテアーゼであるので、これまでに活性中心のシステインと反応する多くの低分子阻害剤が開発されているが、それらのカルパイン特異性は低い。カルパインとの反応性の高いものには、疎水性のアミノ酸残基と塩基性のアミノ酸残基を含むものが多い。このことから、カルパインのプロテアーゼの活性中心の近くには、これらのアミノ酸残基を受容する部位があると考えられる。しかしながら、カルパインの基質として報告されているタンパク質のカルパインによる切断部位には、かならずしも、このようなアミノ酸残基を含む配列はなく、活性中心の近傍以外にも基質認識部位が存在することが予想される。
カルパスタチンの阻害部位ではないカルパイン結合部位のペプチドを合成した。このペプチドとカルパインとの相互作用の解析は、これから行う。本年度は、カルパインの基質となるタンパク質の立体構造の決定に力を注いだ。アネキシンIは、カルシウムに依存してリン脂質に結合するタンパク質である。N末端から27番目でカルパインによって切断され、リン脂質への結合のカルシウム要求性が変化することが報告されている。アネキシンIの結晶を得て、その回析データをとることができた。現在、天然型とリン酸化部位のセリンをアスパラギン酸に変異させたものの2つの構造を解析している。2つのタンパク質の結晶は、異なる格子定数を持っており、解析の結果からN末端の構造が大きく変化していることが明らかになった。カルパインの基質となるタンパク質で、その切断部位と立体構造が共に明らかにされているものはない。アネキシンの構造は、カルパインによる基質の認識を明らかにするための良いモデルとなると考えられる。
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