脳のカルモデュリン依存性プロテインキナーゼIIの可変領域の多様性とその生理的意義

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680758
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 山本 秀幸 熊本大学, 医学部, 講師 (60191433)
• 研究分担者: 笠原 二郎 熊本大学, 医学部, 助手 (10295131) ; 福永 浩司 熊本大学, 医学部, 助教授 (90136721) ; 宮本 英七 熊本大学, 医学部, 教授 (50109659)
• キーワード: アストロサイト / インスリン分泌細胞 / 可変領域 / カルシウム / カルモデュリン / カルモデュリンキナーゼII / ゴルジ体 / 小胞体

研究概要

カルシウム/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)には4種類のサブユニットの遺伝子が存在する。さらに、それぞれのサブユニットには可変領域のスプライシングの違いにより複数のアイソフォームが存在する。われわれは種々の培養細胞には脳内の神経細胞のCaMキナーゼIIとは異なるアイソフォームが存在することを見いだした。今回、培養アストロサイトとインスリン分泌細胞であるMIN6細胞に存在する全てのアイソフォームをクローニングし、その細胞内局在部位について検討した。1.ラット脳の培養アストロサイトについては、1)得られたRNAを用いたノーザンブロットとRT-PCR法により4種類のサブユニットが全て存在し、デルタサブユニットが最も多量に存在することが明らかになった。2)種々の抗体を用いた免疫ブロットではデルタ2アイソフォームが最も多く検出された。3)免疫染色後の共焦点レーザー顕微鏡による観察ではデルタ2は細胞の小胞体とゴルジ体に局在していた。
2.インスリン分泌細胞であるMIN6細胞については、1)RNAと蛋白質の両方の解析でデルタ2が最も豊富に発現していることが明らかになった。2)デルタ2は分離したインスリン分泌顆粒上に存在した。3)さらに、MIN6細胞でのデルタ2の過剰発現によりインスリンの分泌が増強された。
これらの結果はデルタ2が様々な種類の細胞に広く発現しており、小胞体からゴルジ体、さらには分泌顆粒上に移行し、ホルモンや神経伝達物質の分泌に関与することを示唆している。なお、未成熟な脳の神経細胞や末梢の神経細胞でのシナプス機能の調節にもデルタ2が関与する可能性が考えられ、今後検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Takeuchi,Y.: "Nuclear localization of the δ subunit of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein dinase II in rat cerebellar granule cells."J. Neurochem.. 72. 815-825 (1999)
• [文献書誌] Ohmitsu,M.: "Phosphorylation of myristorylated alanine-rich protein kinase C substrate by mitogen-activated protein kinase in cultured rat hippocampal neurons following stimlation of glutamate receptors."J. Biol. Chem.. 274. 408-417 (1999)
• [文献書誌] Matsumoto,K.: "Cloning from insulinoma cells of synapsin I associated with insulin secretory granules."J. Biol. Chem.. 274. 2053-2059 (1999)
• [文献書誌] Nakai,M.: "Amyloid β protein (25-35) phosphorylates MARKS throtgh tyrosine kinase-activated protein kinase C signaling pathway in microglia."J. Naurochem.. 72. 1179-1186 (1999)
• [文献書誌] Masuko,N.: "Interaction of NE-dllg/SPA102, a neuronal and endocrine tissue-specific membrane-associated guanylate kinase protein, with clamodulin and PSD-95/SAP90. A possible regulatory role in molecular clustering at synaptic sites."J. Biol. Chem.. 274. 5782-5790 (1999)
• [文献書誌] Nishiyama,Y.: "A human homolog of Drosophila warts tumor suppressor, h-warts, localized to mitotic apparatus and specifically phosphorylated during mitosis."FEBS Lett.. 459. 159-165 (1999)
• [文献書誌] Liu,J.: "Differential roles of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and mitogen-activated protein kinase activation in hippocampal long-term potentiation."J. Neurosci.. 19. 8292-8299 (1999)
• [文献書誌] Ogata,N.: "Involvement of protein kinase C in superoxide anion-induced activation of muclear factor-κB in human endothelial cells."Cardiovasc. Res.. 45. 513-521 (2000)
• [文献書誌] Takeuchi,Y.: "Increase of brain-derived neurotropic factor gene expression in NG108-15 cells by the nuclear isoforms of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II ."J. Neurochem.. in press. (2000)
• [文献書誌] Takeuchi,Y.: "Indenificaion of the isoforms of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II in rat astrocytes and their subcellular localization."J. Neurochem.. in press. (2000)