ホスファターゼ側から見たＣａＭキナーゼカスケードの新しい制御メカニズム

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CaMキナーゼはCa2+/カルモジュリンによって活性化されるプロテインキナーゼの総称である。CaMKsはいずれもリン酸化により活性型に変換されることが知られているが、一方で脱リン酸化の機構については不明な点が多い。これまでCaMKsには特異的な負の制御因子としてCaMKホスファターゼ(CaMKP)が存在することを見出しているが、その活性調節機構は明らかではない。本研究では、酸化還元によるCaMKPの活性制御機構に重点を置いて研究を進め、CaMKPが属するPPMファミリーのホスファターゼについても酸化還元によって活性制御を受けるかどうか解析を行っている。その結果、CaMKPは可逆的な酸化修飾を受けることが明らかとなった。さらに、CaMKPは分子内に存在するCysを介して分子内ジスルフィド結合を形成することによって不活性化することが判明した。CaMKPはPPMファミリーに属するホスファターゼである。そこで、CaMKPを含めPPMファミリー酵素の酸化還元による活性制御について解析を行った。PPM1A, B, D, E, G, Hの過酸化水素感受性を調べたところ、PPM1A, B, E, Gは過酸化水素処理によって不活性化した。一方、PPM1DとPPM1Hは過酸化水素に非感受性であった。これらのアミノ酸配列を比較したところ、PPMファミリーで保存されている金属イオン配位部位であるAspのN末端側にCysが存在するが、PPM1DとPPM1HではそれぞれSer残基とThr残基であることが判明した。そこで、このCysをSerに置換した各PPMの点変異体を作製し、過酸化水素感受性を調べた結果、過酸化水素に非感受性であった。以上の結果から、PPM1A, B, E, Gは金属イオン配位部位のN末端側に存在するCys残基の酸化還元によって活性が制御されることが明らかとなった。