LIMとPDZドメインをもつプロテインキナーゼLIMKによる細胞骨格制御機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10179215
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 水野 健作 九州大学, 理学部, 助教授 (70128396)
• キーワード: LIMドメイン / PDZドメイン / プロテインキナーゼ / アクチン細胞骨格 / Rho

研究概要

私達は、LIMドメインとPDZドメインをもつ新規なプロテインキナーゼ、LIMK1を同定した。これらのドメインは蛋白質間の相互作用を担っていることが知られており、LIMK1の活性調節や局在性に関与していると考えられる。私たちはまた、LIMK1がアクチンと結合することを見い出した。さらに、LIMK1を強制発現させると、アクチン骨格系の再構築が起こり、アクチンの重合が著しく促進されることを見い出した。本研究では、LIMK1によるアクチン細胞骨格の制御機構を解明するため、 (1)LIMK1の基質の同定とアクチン重合制御機構、(2)LIMK1のシグナル伝達機構(特にRhoファミリーとの関係)、 (3)LIMK1のLIM、PDZドメインの立体構造、について研究を行い、以下の結果を得た。
(1) LIMK1の基質の一つがアクチン脱重合因子コフィリンであることを同定した。LIMK1はコフィリンのSer-3を特異的にリン酸化することによって、そのアクチン脱重合活性を阻害し、結果としてアクチンの重合を促進することが示唆された。
(2) 活性型Rhoファミリーによるアクチン骨格再構築に対するキナーゼ不活性型LIMK1の効果を調べた結果、Racによるラメリポディアの形成が阻害された。また、LIMK1のキナーゼ活性は活性型Racとの共発現により約2倍活性化されることも明らかとなり、LIMK1はRacの下流因子として機能することが示唆された。
(3) LIMK1のLIM、PDZ、キナーゼドメインをGST融合蛋白質として大腸菌に発現させた。現在、大量発現系を構築中である。LIMK1の活性化の分子機構を明らかにするためには、LIMK1の各ドメインの立体構造を明らかにし、また、LIM、PDZドメインと結合する蛋白質を同定することが今後の重要な課題である。

研究成果

• [文献書誌] Ikebe,C.: "Idenfication of testis-specific(Limk2t)and brain-specific (Limk2c)isoforms of mouse LIM-kinase 2 gene transcripts." Biochem.Biophys.Res.Commun.246. 307-312 (1998)
• [文献書誌] Yang,N.: "Cytoplasmic localization of LIM-kinase 1 is directed by a short sequence within the PDZ domain." Exp.Cell Res.241. 242-252 (1998)
• [文献書誌] Yang,N.: "Cofilin phosphorylation by LIM-kinase 1 and its role in Rac-mediated actin reorganization." Nature. 393. 809-812 (1998)
• [文献書誌] Toshima,J.: "Stage-specific expression of testis-specific protein kinase 1(TESK1)in rat spermatogenic cells." Biochem.Biophys.Res.Commun.249. 107-112 (1998)
• [文献書誌] Yang,N.: "Nuclear export of LIM-kinase 1,mediated by two leucine-rich nuclear export signals within the PDZ domain." Biochem.J.338. 793-798 (1999)
• [文献書誌] Toshima,J.: "Dual specificity protein kinase activity of testis-specific protein kinase 1 and its regulation by autophosphorylation of Ser-215 within the activation loop." J.Biol.Chem.274(in press). (1999)