CREB phosphorylation and dephosphorylation: a Ca(2+)- and stimulus duration-dependent switch for hippocampal gene expression.

papers

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8980227

  • Intro
    • 長期記憶の成立においてシナプス核シグナリングは重要であるが、未だその詳細は明らかになっていない。長期記憶の成立に大きく関与する転写因子CREBのリン酸化はkinase類によって制御されているが、そのメカニズムは明らかでない。
  • Abstract
    • ET couplingに関与するpathwayについて調べた。Ca/CaM依存kinaseであるCaMKIVとCaNがCREBのリン酸化を制御していること同定し、持続したシナプス入力がpCREBレベルを長期に上昇させることで遺伝子の発現を制御していることを明らかにした。
  • Results
    1. 180s@5Hzの刺激によって前初期遺伝子が発現するが18s@5Hzの刺激では発現しない。18s,180sともにpCREBは上昇するが18sの方がdeclineが早い。
    2. CREBリン酸化はKN-93やstaurosporine(kinase inhibitor)によって阻害される。CREBリン酸化にはCaMKが関わっていることがわかる。CaMKIVとpCREBのlocalizationがともに核局在。
    3. CaMKIVとpCREBは共局在、これはoligoによっても変わらない。CREBとCaMKIVだと相関はなし。
    4. 刺激によるCaMKIVのリン酸化が見られるが、EGTAやKN-93によって阻害される。CaMKIV活性の上昇も確認。CaMKIVのリン酸化とpCREB/CBP complexの形成はcorrelateしている。
    5. OkadaicAcidやcalyculinA(phosphatase inhibitor)によってpCREB declineは阻害される。FK506(CaN inhibitor)によりpCREBのdeclineは遅くなるが、強度の高い刺激では差がみられない。すなわちそもそもCaNの作用がみられなくなる。
    6. 刺激によってsubcellular regionのみにrhodamine活性・超酸化物O2-が見られる。O2-をトラップするとpCREBは不安定化した。
    7. 弱い刺激では前初期遺伝子が発現しないが、これにFK506を加えると前初期遺伝子が発現した。
    8. 結果まとめ。短いstimではpCREBが安定化しない。長い刺激やCaN blockによって安定化する。Ca/CaMはCaMKKとCaNを双方向性に制御する。CaMKKはCaMKIVを、CaNはPP1を制御する。CaNはO2-によって阻害される。長い刺激による安定化したpCREBのみが遺伝子発現を誘導する。
  • Discussion
    1. 遺伝子発現は刺激後何分に見ているのか？→90分。発現＋とみなすcriteriaは？
    2. CaMKIV以外のCaMKがCREBリン酸化に関与しないとは限らない。
    3. pCREB+やCaMKIV+とみなすCriteriaは？なぜpCREBのtotal averageをとらないのか？non-reactiveなneronを弾くためか？
    4. CaMKIVリン酸化、CaMKIV activityはどのように見ているのか。Fig4cがわからない。CaMKIVの活性化とpCREB/CBP complexの形成にdelayがない？これはどういう反応？酵素反応？
    5. pCREB+のcriteriaは？CaNの局在は長期的には核にない、なぜ長期のpCREB dephosphorylationができるのか？
    6. O2-活性はsubcellularなのになぜpCREBに作用するのか。
    7. 一部の細胞のみがreactiveなのはなぜか。
    8. CaNとPP1のsubcellular distributionは異なる。どのように交わるのかについては本文で触れていない。pCREBの安定化されている時間をカウントしている仕組みはなんだろう。O2-の生理的意義はなんだろう。