プロテインキナーゼCとその基質タンパク質との特異的相互作用を操作する技術の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09558088
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 医学部, 教授 (10142027)
• 研究分担者: 水野 恵子 横浜市立大学, 医学部, 助手 (90221803) ; 鈴木 厚 横浜市立大学, 医学部, 講師 (00264606)
• キーワード: HB-EGF / PKC / プロテインキナーゼC / ADAM / メタロプロテアーゼ / 切り出し / 細胞外ドメイン / 膜タンパク質

研究概要

多彩な機能を有すると同時に様々な疾患への関与が推測されているPKCの作用を制御する方策の一つとして、その基質・足場タンパク質との相互作用を制御するとの考えはきわめて魅力的である。本研究では、我々が独自に見いだし、その生理、細胞作用を明らかとした二つのPKC結合タンパク質について、PKCとの相互作用を検出するシステムを構築すると同時に、それを用いて、PKCとの結合、リン酸化に関わる配列を同定した。MDC9は、PKCδの基質・結合タンパク質として同定されたが、ADAMファミリーに属する細胞膜貫通型のメタロプロテアーゼである。PKCδはそのキナーゼドメインを介してMDC9の細胞膜直下の細胞質ドメインに直接結合し、リン酸化する。この結合の意味を試験する目的で、HB-EGFの膜結合型から可溶型への切り出し過程への関与を想定し、それを検証する実験を行い、PKCδとMDC9とが、細胞活性化に伴って起きるHB-EGFの膜結合型から可溶型への切り出し過程に関わっていることを証明した。ところで、構造類似の他のPKC分子種PKCαや、PKCεは結合しない。その結合及びリン酸化にはMDC9の25個のアミノ酸配列で十分であるが、その際にはPKC分子種に対する特異性は失われる。つまり、PKCδとMDC9との結合には細胞膜直下の25個のアミノ酸が必要十分であるが、それ以外の細胞質ドメインの配列も、関わっていることも明らかとなった。様々な細胞膜タンパク質が細胞活性化に伴い限定分解を受ける現象は、発生や組織形成過程で起きることが知られており、様々な疾患との関わりも推測されているがその分子機構は不明であった。本研究により、研究の方向性に大きな指針ができたこととなる。

研究成果

• [文献書誌] Izumi,Y.,Hirata,M.,Hasuwa,H.,Iwamoto,R.,Umata,T.,Miyado,K.,Tamai,Y.,Kurisaki,T.,Sehara-Fujisawa,A.,Ohno,S.and Mekada,E.: "A metalloprotease-disintegrin,MDC9/Meltrin-γ/ADM9,and PKCδ are involved in TPA-induced ectodomain shedding of membrane-anchored heparin-binding EGF-like growth factor." EMBO J. 24. 7260-7272 (1998)
• [文献書誌] Kotani,K.,Ogawa,W.,Matsumoto,M.,Kitamura,T.,Sakaue,H.,Hino,Y.,Miyake,K.,Sano,W.,Akimoto,k.,Ohno,S.and Kasuga,M.: "Requirement of atypical PKCλ for insulin stimulation of glucose uptake but not for Akt activation in 3T3-L1 adipocytes." Molecular and Cellular Biol.18. 6971-6982 (1998)
• [文献書誌] Akimoto,K.,Nakaya,M.,Yamanaka,T.,Tanaka,J.,Matsuda,S.,Weng,Q-P.,Avruch,J.and Ohno,S.: "Atypical PKC1 binds and regulates p70 S6 kinase." Biochem.J.335. 417-424 (1998)
• [文献書誌] Tabuse,Y.,Izumi,Y.,Piano,F.,Kemphues,K.J.,Miwa,J.and Ohno,S.: "Atypical Protein Kinase C Cooperates with PAR-3 to Establish Embryonic Polarity in Caenorhabditis elegans." Development. 125. 3607-3614 (1998)
• [文献書誌] Mizuno,K.,Noda,K.,Araki,T.,Imaoka,T.,Kobayashi,Y.,Akita,Y.,Shimonaka,M.,kishi,S.and Ohno,S.: "The proteolytic cleavage of protein kinase C isotypes,which generates kinase and regulatory fragments,correlates with Fas-mediated and 12-0-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate-induced apotosis." Eur.J.Biochem.250. 7-18 (1997)
• [文献書誌] Izumi,Y.,Hirai,S.,Tamai,Y.,Fujise-Matsuoka,A.,Nishimura,Y.and Ohno,S.: "A protein kinase C delta-binding protein SRBC whose expression is induced by serum Starvation." J.Biol.Chem.272. 7381-7389 (1997)
• [文献書誌] Ohno,S.: "The distinct biological potential of PKC isotypes.in Protein Kinase C" R.G.Lands Company,Springer, 19 (1997)