蛋白質リン酸化酵素PKB/AktおよびPKCを介する細胞死と細胞周期の制御機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13043034
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 吉川 潮 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 教授 (40150354)
• 研究分担者: 山本 利義 神戸大学, バイオシグナル研究センター, 助手 (00324939)
• キーワード: PKB / PKCδ / 蛋白質リン酸化酵素 / ストレス刺激 / 熱ショック / 質量分析法 / 紫外線 / 細胞死

研究概要

PKB(別名Akt)およびPKCδは受容体刺激によりそれぞれホスファチジルイノシトール3-キナーゼあるいはホスホリパーゼCによるセカンドメッセンジャーの産生を介して活性化を受けることが知られている。私どもはこれまでにこれらの蛋白質リン酸化酵素が受容体刺激のみならず各種ストレス刺激によっても活性化を受けるとともに、ストレスによる細胞死および増殖の抑制作用に関与することを明らかにしている。そこで、本研究ではストレス刺激によるこれらの酵素の活性化の分子機構を検討し、その細胞死と細胞周期における役割の検討を試みた。PKBは細胞増殖因子シグナルによるその活性化に際しては活性化ループのリン酸化が必須であることが知られているが、熱ショックによる活性化にはリン酸化反応は必要ではないことを明らかにした。一方、PKCδは過酸化水素処理によりチロシンリン酸化を受け活性型に変換されるが、これらのリン酸化残基を質量分析法により同定するとともにリン酸化部位特異抗体を作成し、野生型酵素および変異体のイムノブロット法により確認した。次いで同定したチロシンリン酸化残基のうち、ヒンジ領域に存在するTyr-311を実際に試験管内でリン酸化することによりPKCδの酵素活性が上昇することを示した。また、紫外線刺激により培養表皮細胞HaCaT内のPKCδが実際にチロシンリン酸化による活性化を受け、細胞死を亢進することを明らかにした。なお、PKCδは酸化ストレスでは紫外線刺激とは異なり、チロシンリン酸化のみならずセリン/トレオニンリン酸化を含むその他の修飾反応が活性型変換に関与することを示す結果を得た。今後はPKBの標的分子であるフォークヘッド転写因子の細胞内局在と活性の制御等を指標として、PKBによる細胞死と細胞周期の制御についてPKCδの作用との比較検討を行なうことを予定している。

研究成果

• [文献書誌] Konishi, H.: "Phosphorylation sites of protein kinase Cδ in H_2O_2 -treated cells and its activation by tyrosine kinase in vitro"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 98. 6587-6592 (2001)
• [文献書誌] Hidaka, K.: "Involvement of the phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B signaling pathway in insulin/IGF-I-induced chondrogenesis of the mouse embryonal cracinoma-derived cell line ATDC5"Int. J. Biochem. Cell Biol.. 33. 1094-1103 (2001)
• [文献書誌] Shindo, M.: "Toward the idenfitication of selective modulators of protein kinase C (PKC) isozymes : establishment of a binding assay for PKC isozymes using synthetic CI peptide receptors and identirication of the critical residues involved in the phorbol ester binding"Bioorg. Med. Chem.. 9. 2073-2081 (2001)
• [文献書誌] Fukunaga, M.: "UV-induced tyrosine phosphorylation of PKCδand promotion of apoptosis in the HaCaT cell line"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 289. 573-579 (2001)
• [文献書誌] Matsuoka, D.: "Activation of AtMEK1. an Arabidopsis mitogen-activated protein kinase kinase, in vivo : Analysis of active mutants expressed in Escherichia coli and generation of the acitive form in stress response in seedlings"Plant J.. (in press).