CAMK （CaMKまたはCCaMKとも表記される）は、 Ca2 + /カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ酵素の略称です。CAMKは、細胞内カルシウムイオン（Ca2 +）とカルモジュリンの濃度の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からリン酸を他のタンパク質の特定のセリンまたはトレオニン残基に転移させるため、セリン/ト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の調節に関与します。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）、細胞の細胞骨格ネットワークの再編成、および生物の学習と記憶に関与するメカニズムの調節にも関与します。[ 1 ]
種類
CAMキナーゼタンパク質には、特殊型CAMキナーゼと多機能型CAMキナーゼという2つの一般的なタイプが存在する。
- 基質特異的CAMキナーゼ
- ミオシン軽鎖キナーゼなど、リン酸化できる標的が1つしかないタンパク質群。[ 1 ]このタンパク質群にはCAMK IIIが含まれる。CAMKIIIの詳細については、このリンクを参照のこと。
- 多機能CAMキナーゼ
- リン酸化できる複数の標的を持ち、神経伝達物質の分泌、グリコーゲンの代謝、さまざまな転写因子の調節などのプロセスに関与しています。[ 1 ] CAMK II はこのサブセットの主要なタンパク質です。CAMKIIの詳細については、このリンクを参照してください。
基質リン酸化
図1：カルシウムまたはカルモジュリンの存在下でCAMK IIが活性化する仕組みの図。細胞内のカルシウム濃度が上昇すると、CAMキナーゼは飽和状態になり、最大4つのカルシウム分子を結合します。[ 1 ]このカルシウム飽和によりキナーゼが活性化され、構造変化を起こしてリン酸化標的部位に結合できるようになります。CAMKは、通常Mg2 +イオンを使用してATPからリン酸基を除去し、CAMタンパク質に付加して活性化します。[ 2 ] CAMキナーゼには、ドナーATP分子のγリン酸が容易に結合できる高濃度のグリシンループがあり、酵素は金属イオンを利用して標的タンパク質へのスムーズなリン酸転移を促進します。[ 3 ]このリン酸転移によりキナーゼの標的が活性化され、リン酸化サイクルが完了します。
図1は、カルシウムまたはカルモジュリンの存在がCAMキナーゼ（CAMK II）の活性化を可能にする仕組みを示しています。
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1の粗ドメインの模式図[ 1 ]構造
すべてのキナーゼは、ATP結合部位を含む触媒コアとより大きな基質結合部位という共通の構造を持っています。[ 4 ]触媒コアは通常βストランドで構成され、基質結合部位はαヘリックスで構成されています。[ 5 ]ほとんどすべてのCAMキナーゼは、触媒ドメイン、調節ドメイン、結合ドメイン、カルシウム/カルモジュリン結合ドメインなど、さまざまなドメインを含んでいます。[ 6 ]
- CAMK I
- 図2に示すように、CAMK Iは触媒基質結合ドメインと自己阻害ドメインからなる二葉構造を有している。[ 1 ]自己阻害ドメインが機能するためには、このドメインが基質ドメインが新たな標的を取り込むのを完全に阻害するようにタンパク質を変形させる必要がある。図2はCAMK Iの構造とドメインを詳細に示している。
- CAMK II
- CAMK 2A はさまざまな形態を持ち、図 3 に示すように最も一般的な形態です。CAMK 2A は、より小さな官能基から構成される環状の結晶構造を持っています。これらの官能基は、CaM 依存的な標的のリン酸化を可能にするだけでなく、構造自体が自己リン酸化して CaM 非依存的になることも可能にします[ 7 ]図 1 に示されています。これは、CAMK 2A タンパク質がカルシウムまたはカルモジュリンによって最初に活性化されると、今度はさらに自己活性化できるため、カルシウムまたはカルモジュリンがなくても不活性にならないことを意味します。
図3：カルシウム/カルモジュリン依存性キナーゼの一種であるCAMK2Aの結晶形態の画像。
家族
CAMK酵素群のメンバーには、以下が含まれるが、これらに限定されない。
偽キナーゼ
擬似キナーゼは擬似酵素であり、構造的には酵素に似ているが、触媒活性を持たないタンパク質である。
CAMKファミリーに関連するこれらの偽キナーゼには、以下のようなものがある。
参考文献
- 1 2 3 4 5 6 Swulius MT、Waxham MN (2008 年 9 月)。「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。65 ( 17): 2637– 57。doi : 10.1007 / s00018-008-8086-2。PMC 3617042。PMID 18463790。
- ↑ Adams JA (2001 年 8 月)「タンパク質キナーゼの速度論的および触媒的メカニズム」Chemical Reviews . 101 (8): 2271–90 . doi : 10.1021/cr000230w . PMID 11749373 .
- ↑ Hemmer W 、 McGlone M、Tsigelny I、Taylor SS (1997年7月)。 「cAMP依存性プロテインキナーゼのATP結合部位におけるグリシン三残基の役割」。The Journal of Biological Chemistry。272 ( 27): 16946–54。doi : 10.1074/jbc.272.27.16946。PMID 9202006。S2CID 33795382。
- ↑ Hanks SK (2003). "真核生物タンパク質キナーゼスーパーファミリーのゲノム解析：展望" . Genome Biology . 4 (5): 111. doi : 10.1186/gb-2003-4-5-111 . PMC 156577 . PMID 12734000 .
- ↑ Taylor SS、Yang J、Wu J、Haste NM、Radzio-Andzelm E、Anand G (2004 年 3 月)。「PKA: タンパク質キナーゼの動態の肖像」。Biochimica et Biophysica Acta ( BBA) - Proteins and Proteomics。1697 ( 1–2 ) : 259–69。doi : 10.1016/ j.bbapap.2003.11.029。PMID 15023366。
- ↑ Hudmon A、Schulman H ( 2002-06-01 )。「神経細胞CA2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII：細胞機能における構造と自己調節の役割」。Annual Review of Biochemistry。71 ( 1 ): 473–510。doi : 10.1146/ annurev.biochem.71.110601.135410。PMID 12045104。
- ↑ "CAMK2A カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIアルファ[ Homo sapiens (ヒト) ] - 遺伝子 - NCBI" . www.ncbi.nlm.nih.gov . 2020年3月20日取得.
