カルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードの生理機能解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580649
• Research Institution: Kagawa Medical School
• Principal Investigator: 徳光 浩 香川医科大学, 医学部, 助教授 (20237077)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 良二 香川医科大学, 医学部, 教授 (00020917) ; 村尾 孝児 香川医科大学, 医学部附属病院, 助手 (20291982) ; 石田 俊彦 香川医科大学, 医学部, 教授 (50159737) ; 佐治 幾太郎 住友製薬株式会社, 研究本部, 主席研究員
• Keywords: 細胞内カルシウム / カルモデュリン / CaM-KK / 細胞内情報伝達 / リン酸化酵素カスケード / CREB / CaM-キナーゼ / STO-609

Research Abstract

1 カルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードの生理機能解明のため、本情報伝達機構の調節酵素であるカルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素活性化リン酸化酵素(CaM-KK)に対する特異的阻害剤、STO-609(7H-Benzimidazo[2,1-a]benz[de]isoquinoline-7-one-3-carboxylic acid)を世界に先駆け開発した。
STO-609は試験管内においてCaM-KKに対して高い阻害活性(Ki=15〜80ng/ml)を有しており、触媒領域に直接作用するATP-拮抗阻害剤であることがCaM-KK変異体の検討およびキネティクス解析より明らかとなった。さらに本阻害剤は培養細胞系においてカルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードを抑制することから、本情報伝達機構の生理機能解明のための分子プローブとなることが明らかとなった。
2 カルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードの生理機能の一つと考えられる遺伝子発現調節機構について、アデノウイルスを用いた恒常的活性型のカスケード分子群(CaM-KK/CaM-KIV)の遺伝子導入法とDNA-アレイ解析法を組み合わせることにより、本情報伝達機構を介した発現誘導遺伝子の単離を試みた。
その結果、NOR-1遺伝子がこの新しいカルシウム情報伝達機構の標的遺伝子として同定された。さらにNOR-1遺伝子のプロモーター解析より3つのcAMP-応答エレメントを介した遺伝子発現誘導が明らかとなった。
3 カルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードのひとつであるCaM-KK/CaM-KIカスケードの生理機能についてHeLa細胞への遺伝子強制発現系を用いて検討した。その結果本カスケードはHeLa細胞においてミオシンII調節軽鎖のSer19のリン酸化反応を介した収縮反応、特にアクチン繊維の再構築を調節することが導きだされた。
4 カルシウム/カルモデュリン-依存性リン酸化酵素カスケードの生理機能について線虫C.elegansを用いた分子遺伝学的解析を行った。その結果、線虫個体において本情報伝達機構は、特に神経細胞においてCREBを介した遺伝子発現調節を行っていることが、トランスジェニック線虫および遺伝子破壊法により明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Tokumitsu H.: "STO-609, a specific inhibitor of the Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase kinase"The Journal of Biological Chemistry. 277. 15813-15818 (2002)
• [Publications] Inuzuka H.: "Transcriptional regulation of nuclear orphan receptor, NOR-1, by Ca^<2+>/ calmodulin-dependent protein kinase"FEBS Letters. 522. 88-92 (2002)
• [Publications] Suizu F.: "Characterization of Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase I as a myosin light chain kinase in vitro and in vivo"Biochemical Journal. 367. 335-345 (2002)
• [Publications] Kimura Y.: "A CaMK cascade activates CRE-mediated transcription in neurons of Caenorhabditis elegans"EMBO Reports. 3. 962-966 (2002)