サイクリン依存性キナーゼ5(Cdk5)の新たな機能、長期増強における役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580703
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 久永 真市 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20181092)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 太郎 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (70301413)
• Keywords: Cdk5 / p35 / 長期増強 / 神経細胞 / カルシウム / プロテアソーム / NMDA / 記憶

Research Abstract

Cdk5/p35は神経細胞で機能するサイクリン依存性キナーゼである。Cdk5活性が神経細胞でのみ見られるのは、活性化サブユニットp35が神経細胞特異的に発現しているからである。しかし、Cdk5活性制御の詳しいことは判っていない。我々は培養神経細胞においてCdk5/p35活性がグルタミン酸刺激によってdown regulationされることを見つけた。その仕組みを解析し、グルタミン酸のNMDA受容体を介したp35のプロテアソームによる分解促進であること,および、長期増強(LTP)の誘導に関連していることを見つけた。
1、NMDA刺激によるp35分解促進機構の解析
p35分解促進が分解系の活性化によるものか、分解される基質側(p35)の変化によるものかを調べた。NMDA処理前後におけるプロテアソーム活性をペプチド基質を用いて調べたところ、プロテアソーム活性に変化は見られなかった。p35の分解され易さの変化であることが示唆された。P35の変化を調べたところ、リン酸化が上昇していた。NMDA受容体はカルシウムチャンネルである。カルシウムキレート試薬であるBAPTA存在下でNMDA処理したところ、P35の分解が抑えられた。NMDAの下流として知られているPKC、Ca-calmodulinキナーゼ、PP2Bなどは関与しておらず、calmodulinを介したCdk5の活性化がp35の自己リン酸化を促進しているようであった。
2、p35の分解とLTP誘導の関連についての解析
p35欠損マウスを用いてLTPの誘導について調べたところ、通常の刺激では野生型と変化がみられなかったが、弱い電気刺激の時、p35欠損マウスでLTPが誘導されやすいことが示され、p35/Cdk5はLTP誘導刺激の閾値に関連していることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Takahashi, S., et al.: "Tau phosphorylation by cyclin-dependent-kinase 5/p39 during brain development reduces its affinity for microtubules"J. Biol. Chem.. (in press). (2003)
• [Publications] Saito, T., et al.: "Developmental regulation of the proteolysis of the p35 Cdk5 activator by phosphorylation"J. Neurosci.. 23. 1189-1197 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, M., et al.: "Truncation of CDK5 activator p35 induces intensive phosphorylation of Ser2O2/Thr2O5 of human tau 40"J. Biol. Chem.. 277. 44524-44530 (2002)
• [Publications] Sasaki, T., et al.: "In vivo and in vitro phosphorylation at Ser493 in the E-segment of neurofilament-H subunit by GSK3b"J. Biol. Chem.. 277. 36032-36039 (2002)
• [Publications] Iida, J., et al.: "The projection domain of MAP4 suppresses the microtubule-bundling activity of the microtubule-binding domain"J. Mol. Biol.. 320. 97-106 (2002)
• [Publications] Alim, M.A., et al.: "Tubulin seeds a-synuclein fibril formation"J. Biol. Chem.. 272. 2112-2117 (2002)