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Ca^<2+>イオンは、中枢神経における主要な細胞内情報伝達物質であり、記憶や学習をはじめほとんどすべての脳の活動において重要な役割を果たしている。中枢神経におけるCa^<2+>シグナルは、非常に短期な伝達から、長期にわたるものまで様々であり、作用メカニズムも複雑である。一方、カルモデュリンキナーゼは中枢神経におけるCa^<2+>シグナル伝達に中心的な役割を果たしていると考えられている。特に、CaM kinaseIIは現在知られているプロテインキナーゼの中で最も多量に存在する重要な酵素であり、中枢神経機能の制御を解明する上で極めて重要であると考えられる。本研究では、CaM kinaseIIを中心として以下の結果を得た。(1)シナプス活動と可塑性の制御を解析するため、PSDに移行したCaM kinaseIIによるイン酸化タンパクを2次元ゲル電気泳動により分離し、ゲルより抽出し、ペプチドシークエンサーにより構造決定し、既知のタンパクと比較し、いくつかの基質タンパクを同定した。さらに、PSDにおけるCaM kinaseIIの結合タンパクを、ゲルオーバーレイ法により調べたところ、2つのタンパクが見い出された。1つは、NMDAレセプター2Bサブユニットと考えられた。(2)神経突起形成を明らかにするために、CaM kinaseII過剰発現細胞を用いた解析し、CaM kinaseIIが神経突起の形成を促進することを明らかにした。さらに、突起形成において酵素のCa^<2+>非依存性活性が重要な役割を果たすことを明らかにした。神経突起形成に関与するCaM kinaseIIの基質を解析しているところである。
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