高次神経機能におけるカルモデュリンキナーゼIVの遺伝子欠損マウスを用いた機能解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13770001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阪上 洋行 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (90261528)
• キーワード: カルシウム / カルモデュリン / プロテインキナーゼ / 細胞内局在 / 免疫組織化学 / 核 / アイソフォーム

研究概要

Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼ(CaMキナーゼ)は、神経系におけるカルシウム情報伝達機構において中心的なシグナル経路を構成しているプロテインキナーゼと考えられている。本研究は、(CaMキナーゼの神経系における機能を形態学的に明らかにするために企画し以下の成果を上げた。
(1)CaMキナーゼIγの単離と発現解析
CaMキナーゼIγの2つの分子種(γ1,γ2)の単離に成功し全一次構造の決定した。神経系の遺伝子発現解析を施行した結果、本分子が視床下部および松果体に豊富に発現することを明らかにした。また、強制発現系で細胞内局在を検討した結果、両分子とも細胞質と神経突起に局在することを明らかにした。さらに、東北大学薬学部の福永教授との共同研究により、両分子の酵素学的な性質を明確にした。
(2)CaMキナーゼIIIの単離と発現解析
CaMキナーゼIIIは、伸展因子2の特異的なリン酸化酵素として、カルシウムによる蛋白質の合成の調節に深く関与していることが知られていたが、神経系の発達過程における機能を明らかにする目的で、in situハイブリダイゼーション法を用いて遺伝子発現解析を施行した。その結果、CaMキナーゼIIIは、大脳皮質などにおいて生後1週までに一過性に発現の増強が観察され、本酵素が神経発達過程のシナプス形成などに関与している可能性が示唆された。
(3)CaMキナーゼIV遺伝子欠損マウスを用いて行動解析
CaMキナーゼIVは、これまでの我々の発現解析より、脊髄後角および後角神経節に発現していることが知られている。本酵素の侵害刺激に対する機能を明確にするために、遺伝子欠損マウスを用いて、侵害刺激応答に対する行動解析を施行した。その結果、hot plate test, tail flick test, formalin testなどで侵害刺激に対する応答の明らかな減弱が観察された。機序の解明のさらなる検討が必要である。
以上、申請した実験計画に従い、CaMキナーゼIVの神経細胞における生理的意義の解明のために着実に研究を展開し成果をあげている。

研究成果

• [文献書誌] Sakagami H. et al.: "Transient up-regulation of elongation factor-2 kinase(Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase III)mRNA in developing mouse brain"Neurosci. Lett.. 330. 41-44 (2002)
• [文献書誌] Jusuf, A.A., et al.: "Expression of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase(CAMK)Ib2 in developing rat CNS"Neuroscience. 109. 407-420 (2002)
• [文献書誌] Yamakuni et al.: "Expression of V-1, a novel catecholamine biosynthesis regulatory protein, is enhanced by hypertension in atrial myocytes of Dahl salt-sensitive rats"Biochm. Biophys. Res. Comm.. 298. 793-797 (2002)
• [文献書誌] Owada, Y., et al.: "Localization of epidermal-type fatty acid binding protein(E-FABP)in the alveolar macrophages and some of the alveolar type II epithelial cells in mouse lung"Histochem. J.. 33. 453-457 (2002)
• [文献書誌] Akiba, Y., et al.: "Localization of mRNAs for phosphatidylinositol phosphate kinases in the mouse brain during development"Gene Expression Pattern. 1. 123-133 (2002)
• [文献書誌] Takano, N., et al.: "Cloning and characterization of mouse M-rdgBβ1, a homologue of Drosophila retinal degeneration B gene protein and its mRNA localization in mouse brain in comparison with other M-rdgBs"J. Neurochem. 84. 829-839 (2003)