核カルパインは、培養ニューロンにおける核Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼタイプIVのタンパク質分解を介してCa2+依存性シグナル伝達を調節します

蓄積された証拠は、カルパインが細胞核に存在するか、細胞核に移行することができることを示していますが、このコンパートメントでの機能はよく理解されていません。小脳顆粒細胞（GCS）の解離した培養物は、成長培地にCa（2+）の流出を刺激し、カルモジュリン依存性シグナル伝達カスケード、おそらく20 mM KClを活性化する脱分極剤を補充すると、長期生存率の改善を示します。以前にCa（2+） - Ca（2+）/Calmodulin依存性プロテインキナーゼ（CAMK）タイプIVの依存性ダウンレギュレーションを観察しました。B.、Mathur、A.、Beaman-Hall、C。M.、およびVallano、M。L.（2002）J。Neurochem。314-324）。Camkivは核で非常に豊かになり、生存率の改善に批判的であると考えられています。ここでは、免疫局在化/共焦点顕微鏡検査と細胞内分別により、M-カルパインの調節および触媒サブユニットが5 mM KClを含む培地で成長したGCを含むGC核で濃縮されることを実証します。他のいくつかの核および非核カルパイン基質が慢性脱分極培養条件下で分解されなかったため、CAMKIVのカルパイン媒介タンパク質分解は選択的です。脱分極およびCa（2+） - CAMKIVの依存的ダウンレギュレーションは、CA（2+） - CAMKIVシグナル伝達カスケードの他の成分の有意な変化と関連していました。基質）は約10倍減少し、CAMKキナーゼ（CAMKIVの上流の活性化因子）タンパク質とmRNAの量が大幅に減少しました。カルパインを介したCAMKIVタンパク質分解は、25 mM KClを含む培地の培養成長に起因するCA（2+） - CAMKIVシグナル伝達経路の持続的な活性化に対する自己調節フィードバック応答であると仮定します。この研究では、持続的なCa（2+）流入の条件下で、CAMKIVおよび関連するシグナル伝達分子の調節因子として核M-カルパインを確立します。

Accumulating evidence indicates that calpains can reside in or translocate to the cell nucleus, but their functions in this compartment remain poorly understood. Dissociated cultures of cerebellar granule cells (GCs) demonstrate improved long-term survival when their growth medium is supplemented with depolarizing agents that stimulate Ca(2+) influx and activate calmodulin-dependent signaling cascades, notably 20 mm KCl. We previously observed Ca(2+)-dependent down-regulation of Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinase (CaMK) type IV, which was attenuated by calpain inhibitors, in GCs supplemented with 20 mm KCl (Tremper-Wells, B., Mathur, A., Beaman-Hall, C. M., and Vallano, M. L. (2002) J. Neurochem. 81, 314-324). CaMKIV is highly enriched in the nucleus and thought to be critical for improved survival. Here, we demonstrate by immunolocalization/confocal microscopy and subcellular fractionation that the regulatory and catalytic subunits of m-calpain are enriched in GC nuclei, including GCs grown in medium containing 5 mm KCl. Calpain-mediated proteolysis of CaMKIV is selective, as several other nuclear and non-nuclear calpain substrates were not degraded under chronic depolarizing culture conditions. Depolarization and Ca(2+)-dependent down-regulation of CaMKIV were associated with significant alterations in other components of the Ca(2+)-CaMKIV signaling cascade: the ratio of phosphorylated to total cAMP response element-binding protein (a downstream CaMKIV substrate) was reduced by approximately 10-fold, and the amount of CaMK kinase (an upstream activator of CaMKIV) protein and mRNA was significantly reduced. We hypothesize that calpain-mediated CaMKIV proteolysis is an autoregulatory feedback response to sustained activation of a Ca(2+)-CaMKIV signaling pathway, resulting from growth of cultures in medium containing 25 mm KCl. This study establishes nuclear m-calpain as a regulator of CaMKIV and associated signaling molecules under conditions of sustained Ca(2+) influx.