平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



1.研究機関名 神戸大学
 
2.研究領域 生命科学
 
3.研究分野 細胞シグナリング
 
4.研究期間 平成8年度〜平成12年度
 
5.研究プロジェクト番号 96L00306
 
6.研究プロジェクト名 蛋白質リン酸化酵素群のシグナリング・ネットワーク

7.プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
小野 功貴 オノ ヨシタカ バイオシグナル研究センター 教授

8.コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
向井 秀幸 ムカイ ヒデユキ 神戸大学・バイオシグナル研究センター 助教授
久野 高義 クノ タカヨシ 神戸大学・医学部 教授
坂本 博 サカモト ヒロシ 神戸大学・理学部 教授

9.研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
高橋 美樹子 タカハシ ミキコ 神戸大学・バイオシグナル研究センター 助手
宮本 昌明 ミヤモト マサアキ 神戸大学・大学院自然科学研究科 助教授

10.研究成果の概要

PKNは、PKCファミリーとその触媒領域において高い相同性を持ちながら、その制御領域にロイシンジッパー様配列の繰り返しを含む特徴的な構造を有する新規のセリン・スレオニン蛋白質リン酸化酵素として見出されたものである。組換え体およびラット精巣より精製したPKNの酵素学的解析の結果、PKNはPKCの活性化因子であるリン脂質・ホルボールエステル・Ca2+では活性化されず、低濃度のアラキドン酸等の不飽和脂肪酸により活性化されること、さらに細胞骨格の構築に重要な役割を担っていると考えられる低分子量GTP結合蛋白質Rhoが、GTP依存的にPKNに結合・活性化することなどから細胞内情報伝達機構においてなんらかの重要な機能を担っていることが期待された。PKNの生理機能を探る一つの方法としてその結合蛋白質を探索した結果、中間径フィラメントやα-アクチニン等の細胞骨格系の蛋白質が見出され、Rhoによる活性化と合わせて考慮するとPKNが細胞骨格系の調節に関わっている可能性が示唆された。また、細胞にアポトーシス刺激を加えた際に触媒領域のみを含む活性型断片が生じることが明らかとなり、アポトーシスの過程にもPKNが関与している可能性が示唆された。さらに、通常の状態ではPKNは細胞質中に存在するのに対して、熱などのストレスにより速やかに核に移行することが明らかとなり、PKNは、遺伝子発現制御を含む核内でのイベントにも何らかの機能を持っている事が示唆された。PKNはPKC類似蛋白質リン酸化酵素として見出されたものであるが、アラキドン酸によって特異的に活性化されることなど、その活性化機構には異なる点が多い。また、極めて多彩な細胞現象において分子スイッチとして機能しているRhoの標的蛋白質の一つとして同定されたことは、PKNが情報伝達機構において、かなり多機能な蛋白質リン酸化酵素として働いており、細胞骨格構築および細胞核機能のいずれにも、その情報伝達を制御する分子であることが期待された。

11.キーワード

(1)細胞内情報伝達機構、(2)蛋白質リン酸化酵素群、(3)PKN
(4)PKC、(5)低分子量GTP結合蛋白質、(6)細胞骨格蛋白質
(7)アポトーシス、(8)細胞周期、(9)アンカリング蛋白質

12.研究発表(印刷中も含む)

[雑誌論文]
著者名 論文標題
Watanabe, G. Protein kinase N (PKN) and PKN-related protein Rhophilin as targets of small GTPase Rho.
雑誌名 発行年 ページ
Science 271 1996 645-648

著者名 論文標題
Amano, M. Identification of a putative target for Rho as the serine-threonine kinase, PKN.
雑誌名 発行年 ページ
Science 271 1996 648-650

著者名 論文標題
Mukai, H. PKN associates and phosphorylates the head-rod domaine of neurofilament protein.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 271 1996 9816-9822

著者名 論文標題
Kitagawa, M. The role of the unique motifs in the amino-terminal region of PKN on its enzymatic activity.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 220 1996 963-968

著者名 論文標題
Shibata, H. Characterization of the interaction between RhoA and the amino-terminal region of PKN.
雑誌名 発行年 ページ
FEBS Lett. 385 1996 221-224

著者名 論文標題
Konishi, H. Activation of RAC-protein kinase by heat shock and hyperosmolarity stress through a pathway independent of phosphatidylinositol 3-kinase.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93 1996 7639-7643

著者名 論文標題
Mukai, H. Translocation of PKN from the cytosol to the nucleus induced by stresses.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93 1996 10195-10199

著者名 論文標題
Matsuzaki, M. Isolation of the active form of RAC-protein kinase (PKB/Akt) from transfected COS-7 cells treated with heat shock stress and effects of phosphatidylinositol 3, 4, 5- trisphosphate and phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate on its enzyme activity.
雑誌名 発行年 ページ
FEBS Lett. 396 1996 305-308

著者名 論文標題
Mukai, H. Interaction of PKN with α-actinin.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 272 1997 4740-4746

著者名 論文標題
Konishi, H. Activation of protein kinase B (Akt/RAC-protein kinase) by cellular stress and its association with heat shock protein Hsp27.
雑誌名 発行年 ページ
FEBS Lett. 410 1997 493-498

著者名 論文標題
Matsuzawa, K. Domain-specific phosphorylation of vimentin and glial fibrillary acidic protein by PKN.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 234 1997 621-625

著者名 論文標題
Kitagawa, M. Molecular cloning and characterization of a novel mitochondrial phosphoprotein, MIPP65, from rat liver.
雑誌名 発行年 ページ
Exp. Cell Res. 235 1997 71-78

著者名 論文標題
Konishi, H. Activation of protein kinase C by tyrosine phosphorylation in response to H2O2.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94 1997 11233-11237

著者名 論文標題
Sakai, N. Direct visualization of the translocation of the γ-subspecies of protein kinase C in living cells using fusion proteins with green fluorescent protein.
雑誌名 発行年 ページ
J. Cell Biol. 139 1997 1465-1476

著者名 論文標題
Bartsch, J. W. Protein kinase N (PKN) gene (PRKCL1/Prkcl1) maps to human chromosome 19p12-p13.1 and mouse chromosome 8 with close linkage to the myodystrophy (myd) mutation.
雑誌名 発行年 ページ
Genomics 49 1998 129-132

著者名 論文標題
Takanaga, H. PKN interacts with a paraneoplastic cerebellar degeneration-associated antigen, which is a potential transcription factor.
雑誌名 発行年 ページ
Exp. Cell Res. 241 1998 363-372

著者名 論文標題
Tokunaga, C. Molecular cloning and characterization of a novel protein kinase C-interacting protein with structural motifs related to RBCC family proteins.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem Biophys. Res. Commun. 244 1998 353-359

著者名 論文標題
Standaert, M. Comparative effects of GTP gamma S and insulin on the activation of Rho, phosphatidylinositol 3-kinase, and protein kinase N in rat adipocytes-relationship to glucose transport.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 273 1998 7470-7477

著者名 論文標題
Takahashi, M. Proteolytic activation of PKN by Caspase-3 or related protease during apoptosis.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 1998 11566-11571

著者名 論文標題
Kawamata, T. A protein kinase, PKN, accumulates in Alzheimer neurofibrillary tangles and associated endoplasmic reticulum-derived vesicles and phosphorylates Tau protein.
雑誌名 発行年 ページ
J. Neurosci. 18 1998 7402-7410

著者名 論文標題
Hashimoto, T. Localization of PKN mRNA in the rat brain.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Brain Res. 59 1998 143-153

著者名 論文標題
Kitagawa, M. The role of PKN in the regulation of αB-crystallin expression via heat shock transcription factor 1.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 252 1998 561-565

著者名 論文標題
Tanaka, M. Identification of myosin II as a binding protein to the PH domain of protein kinase B.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 255 1999 169-174

著者名 論文標題
Yamazaki, M. Interaction of the small G protein RhoA with the C terminus of human phospholipase D1.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 274 1999 6035-6038

著者名 論文標題
Bandyopadhyay, G. Effects of transiently expressed atypical (zeta, lambda), conventional (alpha, beta) and novel (delta, epsilon) protein kinase C isoforms on insulin-stimulated translocation of epitope-tagged GLUT4 glucose transporters in rat adipocytes: specific interchangeable effects of protein kinases C-zeta and C-lambda.
雑誌名 発行年 ページ
Biochemical J. 337 1999 461-470

著者名 論文標題
Takahashi, M. Characterization of a novel giant scaffolding protein, CG-NAP, that anchors multiple signaling enzymes to centrosome and the Golgi apparatus.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 274 1999 17267-17274

著者名 論文標題
Yoshinaga, C. Mutational analysis of the regulatory mechanism of PKN: the regulatory region of PKN contains an arachidonic acid-sensitive autoinhibitory domain.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biochem. 126 1996 475-484

著者名 論文標題
Oishi, K. Identification and characterization of PKN β , a novel isoform of protein kinase PKN: expression and arachidonic acid dependency are different from those of PKN α.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 261 1996 808-814

著者名 論文標題
Banno, Y. Differential phospholipase D activation by bradykinin and sphingosine 1-phosphate in NIH 3T3 fibroblasts overexpressing gelsolin.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 274 1996 27385-27391

著者名 論文標題
Takaishi, H. Regulation of nulclear translocation of forkhead transcription factor AFX by protein kinase B.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 1999 11836-11841

著者名 論文標題
Roy K. Unsaturated fatty acd-activated protein kinase (PKx) from goat testis cytosol.
雑誌名 発行年 ページ
Biochim. Biophys. Acta 1434 1999 161-169

著者名 論文標題
Konishi, H. Opposing effects of protein kinase C δ and protein kinase B α on H2O2-induced apoptosis in CHO cells.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 264 1999 840-846

著者名 論文標題
Tan, Z. Effects of local anesthetics on phospholipase D activity in differentiated human promyelocytic leukemic HL60 cells.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Pharmacol. 58 1999 1881-1889

著者名 論文標題
Konishi, H. Andjelkovic, M., Hemmings, B. A., and Kikkawa, U. Activation of protein kinase B induced by H2O2 and heat shock through distinct mechanisms dependent and independent of phosphatidylinositol 3-kinase.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biochem. 126 1999 1136-1143

著者名 論文標題
Standaert, M. L. Effects of knockout of the protein kinase C β gene on glucose transport and glucose homeostasis.
雑誌名 発行年 ページ
Endocrinology 140 1999 4470-4477

著者名 論文標題
Shibata, H. Interaction of PKN with a neuron-specific basic helix-loop-helix transcription factor, NDRF/NeuroD2.
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Brain Res. 74 1999 126-134

著者名 論文標題
Dong, L. Q. Phosphorylation of protein kinase N by phosphoinositide-dependent protein kinase-1 mediates insulin signals to the actin cytoskeleton.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97 2000 5089-5094

著者名 論文標題
Nagumo, H. Rho kinase inhibitor HA-1077 prevents Rho-medicated myosin phosphatase inhibitation in smooth muscle cells.
雑誌名 発行年 ページ
Am. J. Physiol. Cell Physiol. 278 2000 57-65

著者名 論文標題
Sumioka, K. Induction of a 55-kDa PKN cleavage product by ischemia/reperfusion model in the rat retina.
雑誌名 発行年 ページ
Inv. Ophth. Vis. Sci. 41 2000 29-35

著者名 論文標題
Isagawa, T. Dual effects of PKN α and protein kinase C on phosphorylation of tau protein by glycogen synthase kinase-3 β.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 273 2000 209-212

著者名 論文標題
Yamamoto, T. H2O2-induced tyrosine phosphorylation of protein kinase C δ by a mechanism independent of inhibition of protein-tyrosine phosphatase in CHO and COS-7 cells.
雑誌名 発行年 ページ
Biochem. Biophys. Res. Commun. 273 2000 960-966

著者名 論文標題
Gao, Q. PKN binds and phosphorylates human Papillomavirus E6 oncoprotein.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 275 2000 14824-14830

著者名 論文標題
Takahashi, M. Association of immature hypo-phosphorylated protein kinase C ε with an anchoring protein CG-NAP.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 275 2000 34592-34596

著者名 論文標題
Misaki, K. PKN delays mitotic timing by inhibition of Cdc25C: Possible involvement of PKN in the regulation of cell division.
雑誌名 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 2001 125-129

著者名 論文標題
Taniguchi, T. Phosphorylation of tau is regulated by PKN.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem.     in press.

著者名 論文標題
Matsumoto, M. Inhibition of insulin-induced activation of Akt by a kinase-deficient mutant of the ε isozyme of protein kinase C.
雑誌名 発行年 ページ
J. Biol. Chem.     in press.


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