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。CAMKは、細胞内カルシウム（Ca²⁺）とカルモジュリンの濃度が増加することで活性化されます。活性化後、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、そして生物学的学習と記憶に関与するメカニズムを調節するためにも使用されます。

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

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/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でカルシウム/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、間接的に酵素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。

カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ2の結晶構造

Ca²⁺/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII（CaMキナーゼIIまたはCaMKII）は、Ca²⁺/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。CaMKIIは多くのシグナルカスケードに関与し、学習と記憶の重要な媒体と考えられています。CaMKIIはまた、Ca²⁺のホメオスタシス、心筋細胞の再取り込み、上皮における塩化物イオン輸送、陽性T細胞選択、CD8 T細胞の活性化に必要です。

図2. カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼの結晶構造。

カルシウムとカルモジュリンの依存性

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、可変で自己関連する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を調節します。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すると、自己リン酸化が発生し、短期間の間CaMKII酵素の継続的な活性化が生じます。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3. PDB 2v7Oからpymolによって描画されたCaMKII（ガンマ）のキナーゼドメインの構造、緑のスティック = ヌクレオチド。

CAMKIIα

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IIサブユニット（CAMKIIα）、またはCa²⁺/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIαは、ヒトのCAMK2A遺伝子によってコードされるプロテインキナーゼです。CAMK2A遺伝子の産物は、セリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼファミリーおよびCa²⁺/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIサブファミリーに属する酵素です。Ca²⁺イオンシグナルは、グルタミン酸シナプス可塑性のいくつかの側面に不可欠です。この酵素は、α、β、γ、δの4つの異なる鎖で構成されています。この遺伝子によってコードされるアルファ鎖は、海馬の長期増強（LTP）および空間学習に必要です。カルシウムカルモジュリン（CaM）依存性の活性に加えて、このタンパク質は自己リン酸化を経て、CaM非依存性の活性を持つこともできます。この遺伝子には異なるアイソフォームをコードする2つの転写バリアントが特定されています。

図4. CAMKIIαのタンパク質構造。

CAMKファミリーに関連するいくつかの擬似キナーゼには以下が含まれます：

トリブルス-1

トリブルス-1は、CAMK Ser/Thrプロテインキナーゼファミリーのプロテインキナーゼスーパーファミリーの一部であるトリブルスサブファミリーの3つのメンバーの1つです。トリブルスサブファミリーは擬似キナーゼの1つであり、構造中に推定されるキナーゼ領域が発現しているにもかかわらず、非触媒的です。トリブルスサブファミリーは機能的なATP結合ポケットを欠いているため、基質をリン酸化することができず、代わりに基質に結合して機能するスキャフォールドタンパク質として機能します。

トリブルス-2

トリブルスホモログ2は、ヒトのTRIB2遺伝子によってコードされる非典型的なプロテインキナーゼです。TRIB2はシグナル/スキャフォールドタンパク質（擬似酵素）クラスの擬似キナーゼメンバーであり、in vitroでほとんど残存する触媒出力がありません。シグナルは典型的なMAPK経路を伝達し、免疫系において重要な機能を持つ基質のユビキチン化を調節することが知られています。また、脊椎動物の白血病モデルを含む多くの疾患に関連しています。TRIB1およびTRIB3と同様に、TRIB2は最近、潜在的なアロステリック薬剤ターゲットとして認識され、AKT pSer473の調節を通じて、がん関連シグナルと生存の調節因子です。

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.