カルシウムカルモジュリン依存性タンパク質キナーゼ

英：Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase、英略語：CaMK 同義語：カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質リン酸化酵素、CaMキナーゼ、Ca²⁺／カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼ

　カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼは、胞内カルシウム上昇の際、カルシウムカルモジュリン複合体の直接結合により活性化される、セリン／スレオニンキナーゼである。複数の基質をリン酸化するとされる多機能性カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼには、いずれも脳内において豊富に存在するCaMKI、CaMKII、CaMKIVサブファミリーが知られ、神経伝達物質放出制御、遺伝子発現制御、受容体制御、細胞骨格制御など神経機能制御において幅広い役割を担う。

Calcium/calmodulin dependent protein kinase II association domain
CaMKII自己会合ドメインの結晶構造。
Identifiers
Symbol	CaMKII_AD
Pfam	PF08332
InterPro	IPR013543
Available protein structures: Pfam structures PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum structure summary

歴史

　1968年に骨格筋においてcAMPによるグリコーゲンの分解がタンパク質リン酸化により媒介されることが発見され、cAMPやcGMP、Ca²⁺といったセカンドメッセンジャーが細胞機能に及ぼす影響の多くが、タンパク質リン酸化により媒介されると考えられるようになりった。Ca²⁺によるタンパク質リン酸化活性の促進がまず報告されたのは、ホスホリラーゼキナーゼやミオシン軽鎖キナーゼである。脳研究では、シナプトソーム膜（synaptosomal membrane) のCa²⁺依存的なリン酸化においてカルモジュリンが必要であることが報告されたのち、脳に豊富に存在する基質としてsynapsinIなどを用いた酵素精製が進み、Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase I（CaMKI）とCaMKIIとが同定された。このカルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ活性は、多組織に比べ脳において活性が高いことが示され、その後脳機能における研究が著しく展開され、神経伝達物質放出制御、遺伝子発現、受容体制御、細胞骨格制御など幅広い機能を担うことが明らかとなった。

分類

　タンパク質リン酸化酵素は、特定の基質を標的とする”dedicated kinase”と、幅広い基質選択性を有した、”multifunctional kinase”に分類される。Ca2+/カルモジュリンの結合によって活性化されるカルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼも、前者であるMLCK、EF-2キナーゼ（CaMKIII)などと、後者の多機能性CaMKであるCaMKI、CaMKII、CaMKIVに分類される。多機能性CaMKは、多組織に比べ脳内での活性が高いことが古くから知られている。その幅広い基質選択性により、複数の基質を細胞内でリン酸化することが可能と考えられ、その結果様々な神経細胞機能発揮において多彩な細胞機能修飾能を発揮できる。