CaMKKβ/AMPKシグナル伝達制御の解明と分子標的薬の創製

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06113
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 徳光 浩 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 教授 (20237077)
• 研究分担者: 曲 正樹 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 助教 (50359882)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: CaMKKβ / PP2A / PP1 / タンパク質リン酸化反応 / タンパク質脱リン酸化反応 / Ca2+シグナル伝達 / PKA / HeLa細胞

研究実績の概要

Ca2+/Calmodulin（CaM）依存性プロテインキナーゼ活性化キナーゼβ（CaMKKβ）は、CaMキナーゼⅠやCaMキナーゼⅣ、5’-AMP活性化キナーゼ（AMPK）をリン酸化依存的に活性化し、遺伝子発現や神経発生、代謝調節やがん細胞増殖に至る多様な細胞内Ca2+に応答した生理機能を調節する。これまでの研究より、cAMP/PKA経路がCaMKKβ(Thr144)のリン酸化に関与しており、細胞内Ca2+とcAMP経路がCaMKKβ分子上においてクロストークしていることが明らかとなった。
そこで本研究では、細胞内における主要な脱リン酸化酵素であるProtein Phosphatase 2A/1 (PP2A/1)の選択的阻害剤（オカダ酸：OA）を用いた解析により、CaMKKβ(Thr144)の脱リン酸化を検証した。その結果、未刺激の状態においてCaMKKβ(Thr144)は、PP2A/PP1により脱リン酸化状態を保つことが分かった。さらに、細胞内CaMKKβキナーゼ活性の測定の結果、OAの処理時間に依存してCaMKKβキナーゼ活性が上昇し、脱リン酸化酵素阻害により活性化するCaMKKβ(Thr144)キナーゼの存在が示唆された。しかしこのキナーゼは、阻害剤による薬理学的実験から、これまでに示されたAMPK やPKAとは異なると考えられる。以上の結果より、CaMKKβは細胞内において、PKAを含めたリン酸化酵素および脱リン酸化酵素によりThr144残基のリン酸化/脱リン酸化制御が動的に調節されていることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当該年度に得られた研究成果は、以下の学術雑誌に発表することができた。
Phosphorylation and dephosphorylation of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase β at Thr144 in HeLa cells.
Takabatake S, Fukumoto Y, Ohtsuka S, Kanayama N1, Magari M, Sakagami H, Hatano N, and Tokumitsu H Biochemical and Biophysical Research Communications 525, 251-257 (2020)

今後の研究の推進方策

これまでの研究成果をもとに、新規なCaMKK阻害剤の創製を行う予定である。
すでに、候補化合物の合成を終えており、試験管内における阻害剤スクリーニングおよび細胞レベルでの阻害活性測定を実施しており、阻害メカニズムの解析と合わせて研究を推進している。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphorylation and dephosphorylation of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase β at Thr144 in HeLa cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takabatake S, Fukumoto Y, Ohtsuka S, Kanayama N, Magari M, Sakagami H, Hatano N, and Tokumitsu H
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 525 ページ: 251-257
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.056
  • 査読あり
• [学会発表] CaMKKβのリン酸化/脱リン酸化による動的制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高畠 翔太、福本 侑世、金山 直樹、曲 正樹、波多野 直哉、徳光 浩
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
• [備考] 岡山大学・大学院ヘルスシステム統合科学研究科 細胞機能設計学研究室
  • URL: https://www.okayama-u.ac.jp/user/saibou/