高次神経機能におけるカルモデュリンキナーゼIVの遺伝子欠損マウスを用いた機能解析

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Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼ(CaMキナーゼ)は、神経系におけるカルシウム情報伝達機構において中心的なシグナル経路を構成しているプロテインキナーゼと考えられている。本研究は、(CaMキナーゼの神経系における機能を形態学的に明らかにするために企画し以下の成果を上げた。(1)CaMキナーゼIγの単離と発現解析CaMキナーゼIγの2つの分子種(γ1,γ2)の単離に成功し全一次構造の決定した。神経系の遺伝子発現解析を施行した結果、本分子が視床下部および松果体に豊富に発現することを明らかにした。また、強制発現系で細胞内局在を検討した結果、両分子とも細胞質と神経突起に局在することを明らかにした。さらに、東北大学薬学部の福永教授との共同研究により、両分子の酵素学的な性質を明確にした。(2)CaMキナーゼIIIの単離と発現解析CaMキナーゼIIIは、伸展因子2の特異的なリン酸化酵素として、カルシウムによる蛋白質の合成の調節に深く関与していることが知られていたが、神経系の発達過程における機能を明らかにする目的で、in situハイブリダイゼーション法を用いて遺伝子発現解析を施行した。その結果、CaMキナーゼIIIは、大脳皮質などにおいて生後1週までに一過性に発現の増強が観察され、本酵素が神経発達過程のシナプス形成などに関与している可能性が示唆された。(3)CaMキナーゼIV遺伝子欠損マウスを用いて行動解析CaMキナーゼIVは、これまでの我々の発現解析より、脊髄後角および後角神経節に発現していることが知られている。本酵素の侵害刺激に対する機能を明確にするために、遺伝子欠損マウスを用いて、侵害刺激応答に対する行動解析を施行した。その結果、hot plate test, tail flick test, formalin testなどで侵害刺激に対する応答の明らかな減弱が観察された。機序の解明のさらなる検討が必要である。以上、申請した実験計画に従い、CaMキナーゼIVの神経細胞における生理的意義の解明のために着実に研究を展開し成果をあげている。