高次脳機能を司るCaMKIIタンパク質の細胞内局所特異的な活性制御法の開発

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CaMKIIは神経細胞において記憶分子として知られる重要なタンパク質であるが、細胞内の別々の部位に局在する4つのサブユニットはその相同性の高さから従来の阻害剤では制御しわけることはできない。従ってCaMKIIが発現する細胞内局所における活性制御は記憶のメカニズムの解明につながる。本手法では、小分子化合物を細胞内局所選択的に「分子濃縮する」ことを発案した。monobodyという人工抗体に着目し、最初はリガンドがmonobodyに分子濃縮され、続いて細胞内でCaMKIIに分子交換されることで、実現可能だと考えた。令和4年度では、CaMKIIと人工抗体monobodyに結合可能なデザイナーリガンドの合成を行った。CaMKII結合部位、monobody結合部位はそれぞれ2種類の組み合わせのリガンドを合成した。CaMKII精製タンパク質を用いた実験で、既報の阻害剤と同程度にCaMKIIを阻害できることがわかった。また、プルダウンアッセイによる競合阻害実験によりmonobodyに数百nMで結合できることを確認した。また、HEK293T細胞に強制発現させたCaMKIIを阻害できることをウエスタンブロッティングにより確認した。しかし、十分に阻害することはできず、リガンドの細胞膜透過性が不十分であることがわかった。細胞種をHeLa細胞やプライマリーの海馬培養神経細胞で行うと、阻害がかかりやすいことから、今後それらの細胞を用いていくことを考えている。