線条体ニューロンにおけるspinophilin
リン酸化の解析
上松 謙, 東 英穂, 西 昭徳
久留米大学医学部生理学第一講座
Spinophilin は post synaptic densityに豊富に局在し、中枢神経系に広く存在するリン酸化蛋白である。Spinophilinはactin-binding domain、protein
phosphatase-1 (PP-1)-binding domain、PDZ-domain、coiled-coil domainを構造に持つことが知られている(1)。Spinophilinはactin
と重合することにより、他の結合蛋白を細胞膜に局在化させるscaffold protein としての役割を持っている。例えば、spinophilinはAMPA受容体とPP-1に結合し、その結果AMPA受容体はPP-1によって脱リン酸化を受けやすい状態となっている(2)。ラットspinophilinのactin-binding
domainに存在するSer94残基、Ser177残基はcAMP-dependent protein kinase (PKA)によりリン酸化を受ける。PKAによりリン酸化されたspinophilinはactinとの結合が抑制されることが報告されている(3)。マウス、ヒトではSer94残基は保持されているが、Ser177残基は保持されていない。本研究では、マウス新線条体スライスを用いて、ドーパミン、グルタミン酸によるspinophilin
Ser94残基リン酸化調節を検討した。
PKA activatorであるforskolin、ドーパミンD1受容体アゴニストであるSKF81297、アデノシンA2A受容体アゴニストであるCGS21680は、spinophilin
Ser94残基のリン酸化を促進した。ドーパミンD2受容体アゴニストであるquinpirole、グルタミン酸、NMDA、AMPAは、spinophilin
Ser94残基リン酸化を抑制した。DARPP-32 (dopamine- and cAMP-regulated phosphoprotein, Mr 32 kDa)ノックアウトマウスでは、SKF81297、CGS21680によるspinophilin
Ser94残基リン酸化促進やquinpiroleによるspinophilin Ser94残基リン酸化抑制は認められなかった。しかし、NMDA、AMPAはDARPP-32ノックアウトマウスにおいてもspinophilin
Ser94残基リン酸化を抑制した。
以上の結果より、ドーパミンD1、D2受容体とアデノシンA2A受容体からの刺激は、PKAを介したspinophilin
Ser94残基リン酸化とDARPP-32／PP-1を介したspinophilin Ser94残基脱リン酸化抑制により、spinophilin Ser94残基リン酸化レベルを調整していると考えられた。また、AMPA、NMDA受容体作用は、DARPP-32／PP1を介さないspinophilin
Ser94残基リン酸化抑制経路を介していることが示唆された。
(References)
1. Allen P et al. (1997) Spinophilin, a novel protein phosphatase 1 binding protein localized
to dendritic spines. Proc
Natl Acad Sci
2. Yan Z et al. (1999) Protein phosphatase 1 modulation of neostriatal AMPA channels: regulation by DARPP-32 and
spinophilin. Nat Neurosci 2:13-17.
3. Hsieh-Wilson LC et al. (2003) Phosphorylation of spinophilin modulates its interaction with actin filaments. J Biol
Chem 2:1186-1194.