CAMK様（CAMKL）ファミリー

CAMK（CaMKとも呼ばれる）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制御されるセリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼです。この生殖細胞系列タンパク質は、活性化時に記憶効果を示します。CAMKは、細胞内カルシウム（Ca²⁺）およびカルモジュリンの濃度上昇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中のセリンまたはスレオニン残基へリン酸基を転移するため、セリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼと呼ばれます。活性化されたCAMKは転写因子のリン酸化に関与し、応答遺伝子の発現調節にも関与しています。CAMKはまた、細胞のライフサイクル（すなわちプログラム細胞死）、細胞骨格ネットワークの再編成、学習や記憶に関与するメカニズムの調節にも関与しています。

種類

カルモジュリンキナーゼには2種類あります：

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、筋収縮を引き起こすことができます。多機能カルモジュリンキナーゼ：これらのタンパク質は総称してCalMキナーゼIIとも呼ばれ、多くの生物学的反応で重要な役割を果たします。例えば、神経伝達物質の分泌、転写因子やグリコーゲン代謝の調節などです。脳内タンパク質の約1～2％が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末端の触媒領域、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ており、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への結合を通じてカルシウム/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、また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酵素のカルシウムおよびカルモジュリンに対する感受性は、可変ドメインおよび自己会合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。最初は酵素が活性化されますが、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やカルモジュリンがないため、自己リン酸化は起こりません。大量のカルシウムとカルモジュリンが蓄積すると、自己リン酸化が起こり、短時間CaMKII酵素の持続的な活性化がもたらされます。しかし、最終的にはスレオニン286残基が脱リン酸化され、CaMKIIは不活性化されます。

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）は、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キナーゼとも呼ばれます。これはヒト酵素eEF-2キナーゼであり、カルモジュリン媒介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。真核生物伸長因子2（EEF2）をリン酸化し、EEF2の機能を阻害します。このキナーゼの活性は多くのがんで増加しており、抗がん治療の有効な標的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も関与している可能性が示唆されています。

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）サブタイプの分岐に属します。この酵素は多機能性セリン/スレオニンプロテインキナーゼであり、組織分布が限られており、リンパ球、神経細胞、精子細胞の転写調節に関与しています。

参考文献

1. Swulius MT; 他。Ca(2+)/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ。Cellular and Molecular Life Sciences。2008年、65巻（17号）：2637–57。