CAMK様（CAMKL）ファミリー

CAMK、またはCaMKとしても知られるのは、Ca²⁺/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼクラスの酵素の略称です。これは、カルシウム/カルモジュリン複合体によって調節されるセリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼです。この生殖系列タンパク質は、活性化されると記憶効果を示します。CAMKは、細胞内カルシウム（Ca²⁺）とカルモジュリンの濃度を増加させることによって活性化されます。活性化されると、これらの酵素はATPから他のタンパク質に定義されたセリンまたはスレオニン残基にリン酸を転送するため、セリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼです。活性化されたCAMKは、転写因子のリン酸化に関与し、したがって応答遺伝子の発現調節に関与しています。CAMKはまた、細胞のライフサイクル（すなわち、プログラムされた細胞死）、細胞骨格ネットワークの再配置、そして生物の学習と記憶に関与するメカニズムを調節することもできます。

タイプ

カルモジュリンキナーゼには2つのタイプがあります：

特異的カルモジュリンキナーゼ：例えば、ミオシン軽鎖キナーゼは、ミオシンをリン酸化し、筋肉の収縮を引き起こすことができます。多目的カルモジュリンキナーゼ：これらのタンパク質は、CalMキナーゼIIとしても知られ、多くの生物学的反応において重要な役割を果たします。神経伝達物質の分泌、転写因子の調節、グリコーゲン代謝などです。脳内のタンパク質の約1%から2%はカルモジュリンキナーゼIIです。

構造

カルモジュリンキナーゼは、N末端触媒領域、調節領域、および結合領域を含みます。

CAMK1

カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼタイプ1は、ヒトのCAMK1遺伝子によってコードされる酵素です。カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIは、多くの組織で発現し、カルモジュリン依存性プロテインキナーゼカスケードの一部です。カルシウム/カルモジュリンは、酵素に結合することによってカルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIを直接活性化し、間接的にカルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIキナーゼのリン酸化と相乗的活性化を促進します。

図1. CAMK1のタンパク質構造。

CAMKII

CaMKII酵素のカルシウムとカルモジュリンに対する感受性は、可変および自己関連ドメインによって制御されています。このCaMKIIの感受性レベルは、酵素の異なる活性化状態も調節します。最初に、酵素は活性化されますが、隣接するサブユニットに結合するのに十分なカルシウムまたはカルモジュリンがないため、自己リン酸化は発生しません。大量のカルシウムとカルモジュリンが蓄積されると、自己リン酸化が発生し、CaMKII酵素の短期間の継続的な活性化がもたらされます。しかし、スレオニン286残基は最終的に脱リン酸化され、CaMKIIの不活性化を引き起こします。

図2. CaMKIIのキナーゼドメインの構造。

CAMKIII

真核生物伸長因子2キナーゼ（eEF-2キナーゼまたはeEF-2K）、カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIII（CAMKIII）およびカルシウム/カルモジュリン依存性真核生物伸長因子2キナーゼとしても知られる、ヒトの酵素eEF-2キナーゼであり、カルモジュリン媒介のシグナル伝達経路において高度に保存されたプロテインキナーゼであり、複数の上流シグナルをタンパク質合成の調節に結びつけます。これは真核生物伸長因子2（EEF2）をリン酸化し、EEF2の機能を抑制します。このキナーゼの活性は多くの癌で増加し、抗癌治療の有効なターゲットとなる可能性があります。また、eEF-2Kは、神経細胞のタンパク質合成の調節を通じてケタミンの迅速な抗うつ効果に関与する可能性があるとも示唆されています。

CAMKIV

カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼタイプIVは、ヒトのCAMK4遺伝子によってコードされる酵素です。この遺伝子の産物は、セリン/スレオニンプロテインキナーゼファミリーに属し、Ca²⁺/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ（CAMK）サブタイプに属します。この酵素は、多機能なセリン/スレオニンプロテインキナーゼであり、限られた組織分布を持ち、リンパ球、神経細胞、および雄生殖細胞の転写調節に関与しています。

参考文献

1. Swulius MT; et al. Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinases. Cellular and Molecular Life Sciences. 2008, 65 (17): 2637–57.