カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼタイプIV（CAMKIV）は、小脳顆粒ニューロンにおけるカリウム剥離によって誘導されるアポトーシスを阻害します

Ca2+/カルモジュリンキナーゼ（CAMK）シグナル伝達経路の神経保護メカニズムは、in vitroの原発性小脳ニューロンで研究されました。脱分極培養条件HK（細胞外K+ 30 mm）からLK（K+ 5 mm）に切り替えると、これらのニューロンはアポトーシスの典型的な特徴である核断片化を急速に受けます。N/P/Q型Ca2+チャネル（オメガコノトキシンMVIIC感受性）がアポトーシスとCPP32/カスパーゼ-3様活性をトリガーしていないが、L型Ca2+チャネル（ニフェジピン感受性）の遮断（ニフェジピン感受性）の遮断を提示します。アポトーシスへの侵入は、CAMKIIの進行性カスパーゼ-3依存性切断と関連していましたが、CAMKIIではありませんでした。神経アポトーシスにおけるCAMKIV機能は、遺伝子導入によるCAMKIV変異体の過剰発現によりさらに調査されました。支配的なCAMKIV変異体はLK誘発性アポトーシスを阻害したが、HKでドミナントネガティブな形態はアポトーシスを誘発し、CAMKIVが神経保護効果を発揮することを示唆している。転写因子CREBは、ニューロンのCAMKIVのよく説明されている核標的です。LKに切り替えると、CREBのリン酸化のレベルは、最初の低下の後、CAMKIV分解の動態に匹敵する動力学とさらに徐々に減少しました。この減少は、カスパーゼ-3阻害剤によって廃止されました。これらのデータは、L型Ca2+チャネルを介したCa2+流入がCAMKIVのカスパーゼ依存性切断を防ぎ、CAMKIV/CREB依存性遺伝子発現を構成的レベルに維持することにより神経生存を促進するモデルと互換性があります。

The neuroprotective mechanisms of the Ca2+/calmodulin kinase (CaMK) signaling pathway were studied in primary cerebellar neurons in vitro. When switched from depolarizing culture conditions HK (extracellular K+ 30 mM) to LK (K+ 5 mM), these neurons rapidly undergo nuclear fragmentation, a typical feature of apoptosis. We present evidence that blockade of L-type Ca2+ channels (nifedipine sensitive) but not N/P/Q-type Ca2+ channels (omega-conotoxin MVIIC sensitive) triggered apoptosis and CPP32/caspase-3-like activity. The entry into apoptosis was associated with a progressive caspase-3-dependent cleavage of CaMKIV, but not of CaMKII. CaMKIV function in neuronal apoptosis was further investigated by overexpression of CaMKIV mutants by gene transfer. A dominant-active CaMKIV mutant inhibited LK-induced apoptosis whereas a dominant-negative form induced apoptosis in HK, suggesting that CaMKIV exerts neuroprotective effects. The transcription factor CREB is a well-described nuclear target of CaMKIV in neurons. When switched to LK, the level of phosphorylation of CREB, after an initial drop, further declined progressively with kinetics comparable to those of CaMKIV degradation. This decrease was abolished by caspase-3 inhibitor. These data are compatible with a model where Ca2+ influx via L-type Ca2+ channels prevents caspase-dependent cleavage of CaMKIV and promotes neuronal survival by maintaining a constitutive level of CaMKIV/CREB-dependent gene expression.