2024年5月3日发(作者：联发科x20)

・

1300

・

[

文章编号

]

　

1000-4718

(

2002

)

10-1300-03

中国病理生理杂志　

ChineseJournalofPathophysiology

　

2002,18

(

10

)

:1300-1302

钙

/

钙调素依赖性蛋白激酶

-

Ⅱ及其生物学作用

3

王全保

△

,

　王建枝

(

华中科技大学同济医学院

,

湖北武汉

430030

)

Calcium/calmodulin-dependentproteinkinase

Ⅱ

anditsbiologicfunction

WANGQuan-bao,WANGJian-zhi

(

DepartmentofPathophysiology,TongjiMedicalUniversity,Wuhan

430030

,China

)

)

isamemberofafamilyof

　　【

AReview

】　

Ca

2+

/calmodulin-dependentproteinkinase

Ⅱ

(

CaMK

Ⅱ

Ca

2+

/calmodulin-regulatedproteinkinaseswhichalsoincludesCa

2+

/calmodulin-dependentproteinkinas

2

es

Ⅰ

and

Ⅲ

,theothermembersofthisfamily,

CaMK

Ⅱ

peciallyabundantin

ocampus,CaMK

Ⅱ

isabout2%shaveshownthatCaMK

Ⅱ

playsanimportantroleinavarietyofbiologicalprocesses,suchasregulationofgenetranscription,synthe

2

sisofneurotransmitter,phosphorylationofcytoskeletonalprotein,hippocampallearningandmemoryformation.

钙调蛋白

;

蛋白激酶Ⅱ

;

学习

;

记忆

　　

[

关键词

]

　

　　

[KEYWORDS]

　

Calmodulin;Proteinkinase-

Ⅱ

;Learning;Memory

　　

[

中图分类号

]

　

R363

　　　　　

[

文献标识码

]

　

A

　　钙

/

钙调素依赖性蛋白激酶

-

Ⅱ

(

calcium/

)

是

calmodulin-dependentproteinkinase-

Ⅱ

,CaMK

Ⅱ

一种多功能蛋白激酶

,

存在于许多动物细胞内

,

尤其

在神经组织中含量丰富。在脑部某些区域如海马内

占其蛋白质总量的

2%,

主要集中在突触部位。研究

表明

:CaMK

Ⅱ广泛参与基因转录调节、神经递质合

成、骨架蛋白磷酸化

,

近年来

CaMK

Ⅱ在海马学习及

记忆功能过程中的作用正得到广泛的研究。

1

　

CaMK

Ⅱ的分子结构与活性调节

CaMK

Ⅱ是不同动物种属脑内广泛存在的一种非

脯氨酸指导的蛋白激酶。分子量约为

600kD,

约由

12

个亚基组成

,

分为

α

β

,

γ

,

δ

,4

种类型。

4

类亚基具

有很高的同源性。其中

α

亚基仅在脑细胞中表达。

所有大鼠脑源性

CaMK

Ⅱ亚基均含有

ATP

结合的序

　

[

收稿日期

]2001-04-28

　　

[

修回日期

]2001-07-16

3

[

基金项目

]

国家自然科学基金资助项目

(

39770175

)

;

国家

杰出青年科学基金资助项目

(

39925012

)

;

国家重点基础研究

规划

(

G1999054000

)

资助项目

△山东省临沂市人民医院神经科

,276003

Tel:;E-mail:wqb666@

列、蛋白激酶催化活性中心及钙调素结合域。钙调

素结合域在

α

亚基位于

296-309

区域

,

在

β

亚基则

位于

297-310

之间。其自身抑制域位于

281-310

之间

[1]

。

纯化的

CaMK

Ⅱ在钙

/

钙调素缺失时几乎无活

性

,

而加入钙

/

钙调素后其活性最少增加

200

倍

[2]

。

一旦与钙

/

钙调素结合

,

其分子构象即发生改变

,

每

个催化结构域使邻近亚基的抑制结构域发生自身磷

酸化

(

autophosphorylation

)

,

藉此激活

CaMK

Ⅱ

,

并依次

磷酸化细胞中的其它靶蛋白

,

从而呈现其钙

/

钙调素

依赖的生物学活性。

缓激肽

(

bradykinin,BK

)

、异氟磷

(

diisopylfluo

2

rophosphate,DFP

)

可特异性激活

CaMK

Ⅱ

,

而

KN62

、

KN93

、褪黑激素

(

melatonin

)

等则可特异性抑制其活

性。

Yamakawa

等

[3]

报告

1

μ

mol/L

缓激肽可使培养的

NG108-15

(

neuroblastoma

×

gliomahybridcell

神经母

细胞瘤

-

胶质瘤杂交株细胞

)

细胞内

CaMK

Ⅱ活性在

10s

内增加

2

倍。进一步的研究结果表明

:

缓激肽

是经肌醇磷脂代谢途径使

IP3

增加

,

从而促使内钙释

放

,

胞浆内钙离子浓度升高

,

进而使

NG108-15

细胞

・

1301

・

内

CaMK

Ⅱ激活。

King

等

[4]

在离体利用放射免疫分

析和放射性自显影方法研究了褪黑素对

CaMK

Ⅱ的

抑制作用。结果表明褪黑素与钙调素有较强的亲和

力

,

在

nmol

水平即可拮抗钙

/

钙调素复合体的形成

,

从而抑制

CaMK

Ⅱ活性及

CaMK

Ⅱ的自身磷酸化。

2

　

CaMK

Ⅱ参与微管相关蛋白

(micro-tubuleasso

2

ciatedprotein,MAP)Tau

的磷酸化

　　神经原纤维缠结

(

neurofibrillarytangles,NFT

)

是

调素依赖状态

[8,9]

。

LTP

亦可使

CaMK

Ⅱ长时间维持

在自身磷酸化状态

,

使其非钙调素依赖的活性延

长

[10]

。为进一步明确

CaMK

Ⅱ的

Thr-286

自身磷酸

化在

LTP

和学习中的作用

,Giese

等

[11]

采用

PCR

定点

突变技术将共

286

位点的苏氨酸替换为丙氨酸

(

T286A

)

,

而后用基因打靶及基因重组技术

,

获得含

T286A

的纯合子突变鼠。免疫印迹法和免疫组化技

术表明该突变鼠

CaMK

Ⅱ的基因表达及其钙调素依

赖的活性不发生改变

,

而

CaMK

Ⅱ非钙调素依赖的活

性降低。这一研究结果进一步证实了

CaMK

Ⅱ

286

位点磷酸化与其非钙调素依赖性活性直接相关。进

一步的研究显示

:

突变鼠存在学习和空间记忆缺陷。

为研究突变鼠是否存在

N-

甲基

-D-

天冬氨

酸受体

(

N-methyl-D-aspartatereceptor,NMDAR

)

依

赖的

LTP,Karl

[11]

等采用

NMDAR

拮抗剂

D-2-

Amino-5-Phosphonopentanoate

(

D-AP-5

)

及定点

区域记录技术

,

发现

D-AP-5

使野生鼠组织切片中

LTP

信号显著降低

,

而突变鼠的

LTP

则变化不明显。

阿尔茨海默病

(

alzheimer