カルシウム/カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素IVの活性制御機構

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09670116
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 木谷 隆子 旭川医科大学, 医学部, 教務職員 (70101417)
• キーワード: カルシウム / カルモデュリン / 脳 / 蛋白質燐酸化酵素 / 活性調節 / キナーゼキナーゼカスケード / アイソフォーム / シグナル伝達

研究概要

カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素IV(CaMキナーゼIV)は、カルシウムシグナル伝達による細胞機能の制御に関与する多機能性蛋白質燐酸化酵素の1つであり、その活性の調節は極めて重要である。これまでにCaMキナーゼIVを燐酸化して活性化するCaMキナーゼキナーゼを見出し、CaMキナーゼIVの活性がカルシウム/カルモデュリン/キナーゼ/キナーゼ・カスケードによって制御されている可能性を明らかにしてきたが、このカスケードによるCaMキナーゼIVの活性制御機構を中心に引き続き研究を進め、次のような研究成果を収めた。
CaMキナーゼIVがCaMキナーゼキナーゼによって燐酸化される部位を燐酸化ペプチドの解析により決定し、N末端より196番目のスレオニンであることを明らかにした。CaMキナーゼIVを燐酸化して活性化するCaMキナーゼカスケードの上流酵素のCaMキナーゼキナーゼにアイソフォームが存在することを明らかにし、αアイソフォームに続いてもう1つのβアイソフォームについてもラットの脳から精製し、cDNAをクローニングし、特異抗体を調製した。これらを用いて、αとβの2つのアイソフォームの性質や一次構造、脳内部位分布を比較検討した。CaMキナーゼキナーゼの組み換え酵素を用いて基質特異性を調べ、CaMキナーゼIVのスレオニン196とCaMキナーゼIのスレオニン177を特異的に燐酸化することを明らかにした。CaMキナーゼIVをカルシウム/カルモデュリンとインキュベートするとCaMキナーゼキナーゼによって燐酸化を受けにくいフォームの酵素に変換されることを明らかにし、CaMキナーゼカスケードの新しい制御の可能性を示した。

研究成果

• [文献書誌] S.Okuno: "Purification and Characterization of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase β from Rat Cerebellum" J.Biochem.121(1). 155-160 (1997)
• [文献書誌] T.Kitani: "Studies on the Site of Phosphorylation of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase(CaM-Kinase)IV by CaM-Kinase Kinase" J.Biochem.121. 804-810 (1997)
• [文献書誌] T.Kitani: "Molecular Cloning of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase β" J.Biochem.122(1). 243-250 (1997)
• [文献書誌] S.Okuno: "Studies on the Substrate Specificity of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Kinase α" J.Biochem.122. 337-343 (1997)
• [文献書誌] S.Okuno: "Regulation of Ca^<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IV(CaM-Kinase IV)by Changing Its Susceptibility to Phosphorylation by CaM-Kinase Kinases" J.Biochem.122(5). 897-900 (1997)
• [文献書誌] K.Hirooka: "Reticalmin:A Novel Calcium/calmodulin-Dependent Protein Kinase IV-like Protein in Rat Retina" Vision Res.37(15). 2029-2033 (1997)
• [文献書誌] 奥野幸子: "蛋白質・核酸・酵素" 共立出版, 6 (1997)