2009 Fiscal Year Annual Research Report
CaMキナーゼのスイッチオフとリン酸化バランス制御
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21590334
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
石田 敦彦 Hiroshima University, 大学院・総合科学研究科, 准教授 (90212886)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 岳 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (30192397)
根平 達夫 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 助教 (60321692)
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| Keywords | 酵素 / シグナル伝達 / カルシウム情報伝達系 / カルモジュリン / プロテインキナーゼ / プロテインホスファターゼ / 発生異常 / 脳神経疾患 |
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| Research Abstract |
多機能性カルモデュリン依存性プロテインキナーゼ(CaMキナーゼ)の負の制御系(スイッチオフ)に焦点を当て、CaMキナーゼを特異的に脱リン酸化して不活性化する新規プロテインホスファターゼ、CaMキナーゼホスファターゼ(CaMKP))の動態や生理機能を解明する。本年度は、ゼブラフィッシュ胚を用いたCaMKPのアンチセンスノックダウンを中心に、生理機能解析を行った。
まず、ラットCaMKPに相同性の高いゼブラフィッシュcDNAを取得して、大腸菌で発現させ、酵素学的性質を詳しく調べたところ、この酵素はラットCaMKPに類似した性質を示した。本酵素はリン酸化されたCaMキナーゼIVに高い基質特異性を示し、また細胞内でCaMキナーゼIを効率的に脱リン酸化したことから、CaMKPのゼブラフィッシュホモローグであると判断した。次にCaMKPの胚発生における役割を探るため、アンチセンス法により、ゼブラフィッシュ胚におけるCaMKPのノックダウン実験をおこなった。CaMKPをノックダウンした胚から発生したゼブラフィッシュには全身に著明な発生異常が認められ、この時、全身の細胞に異常なアポトーシスが観察された。この発生異常はCaMKPをアンチセンスオリゴとともに共注入することで顕著に抑制され、そのレスキュー効果は注入した酵素の酵素活性に依存的であった。以上の結果から、CaMKPが胚の初期発生に必須の役割を担うことが明らかとなった。
このような発生異常はCaMKPのノックダウンにより、多機能性CaMキナーゼのリン酸化・活性化/脱リン酸化・不活性化状態のバランスが崩れることが原因ではないかと考え、まず、これまでに報告のないゼブラフィッシュのCaMキナーゼIVの性質を調べた。ゼブラフィッシュには哺乳類のC末ドメインが欠落した形のCaMキナーゼIVが発現していたが、その酵素学的な性質はラット酵素と同様であった。しかし基質特異性やホスファターゼに対する感受性が違うことから、C末ドメインは基質タンパクや調節因子との相互作用に必要であると考えられた。
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