ホスホイノシチドキナーゼによるシナプス小胞リサイクリング制御機構の解析

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ホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP2)を介するエンドサイトーシス機能の発現にはPIP2の時空的な産生調節が重要であり、この調節はPIP2産生酵素であるホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)の活性制御機構に依存する。哺乳動物PIP5Kにはα,β,γが同定されている。申請者らは、PIP5Kγがクラスリン被覆アダプターのAP-2蛋白質複合体と特異的に相互作用し、顕著に活性化されることを見出した。申請者らはPIP5Kが低分子量G蛋白質のARF6と直接結合して活性化されることも示している。これらの知見は、PIP5Kγ,AP-2,ARF6の3者が蛋白質複合体を形成してクラスリン依存性エンドサイトーシスにおいて重要な役割を果たすことを強く示唆するものであった。平成18年度は、(a)PIP5KγはそのC末端26アミノ酸領域を介してAP-2のβ-アダプチンサブユニットのearドメインと結合して活性化されること、(b)この結合はPIP5KγのSer-645のリン酸化によって阻害されている、(c)海馬神経細胞内では、通常はPIP5Kγはリン酸化されて存在しAP-2とは結合していないが、脱分極刺激に伴い脱リン酸化され、AP-2との結合が引き起こされる、(d)海馬神経細胞にPIP5KγのC末端26アミノ酸領域を過剰発現させ、PIP5KγとAP-2の結合を阻害すると、脱分極刺激時に誘導されるシナプス小胞のエンドサイトーシスが阻害される、ことを示した。これゆえ、海馬神経細胞の脱分極刺激におけるシナプス小胞のエンドサイトーシスに、PIP5KγとAP-2の結合が中心的な役割を果たしていることを示す新奇の知見を明らかにした。