心筋におけるCa^<2+>ホメオスターシスの調節と収縮制御

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心筋小胞体は、心筋の興奮-収縮連関において、細胞内Ca^<2+>濃度の増減を直接に調節している細胞内小器官である。Ca^<2+>の心筋小胞体への取り込みはCa^<2+>-ATPaseによって行なわれる。さらに、このCa^<2+>-ATPaseは調節蛋白質ホスホランバンの燐酸化反応によって制御されていることが認められている。燐酸化反応を司る酵素は、従来cAMP依存性プロテインキナーゼが知られていたが、最近、心筋小胞体に内在するカルモデュリン依存性プロテインキナーゼ(CaMキナーゼ)もまた燐酸化反応に関与することが見出された。心筋小胞体にはホスホランバンを燐酸化する内因性CaMキナーゼが存在し、高濃度塩処理、トリトンX-100などの界面活性剤処理によって小胞体から可溶化できなかった。心筋小胞体モデルとして、家兎骨格筋を用い、小胞体に依存するCaMキナーゼを細胞上清分画に存在する酵素と比較した。1.58KDa蛋白質が両分画に存在し、SDS-PAGE上、ともに易動した。2.両分画の58KDa蛋白質はともにCa^<2+>/CaM依存性の自己燐酸化能を示した。3.58KDa蛋白質はともにCaM結合能を示した。4.脳CaMキナーゼIIに対して作製したポリクローン抗体は両分画に存在する58KDa蛋白質と交叉反応した。このことは、細胞上清分画、小胞体に存在するCaMキナーゼは同一であり、可溶性酵素だけでなく、膜に組み込まれた酵素の存在を示している。また、本酵素は脳CaMキナーゼIIのアイソザイムと考えられる。これらの結果は、細胞質のCa^<2+>濃度の上昇により、CaMキナーゼIIがまず活性化され、ホスホランバンのCaM依存性燐酸化反応をおこすことを意味している。Ca^<2+>の心筋小胞体への取り込みを促進することによって、心筋細胞質におけるCa^<2+>ホメオスターシスの陰性フィードバック機構を形成していると考えられる。