N-メチル-D-アスパラギン酸受容体NR2Bサブユニットおよびα-アクチニンとの調節された相互作用によるCa2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII活性の微分変調

ニューロンCA（2+）/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII（CAMKII）は、Camkii関連タンパク質と呼ばれるいくつかの顕著な樹状突起脊椎タンパク質と相互作用します。N-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）タイプのグルタミン酸受容体、デンシン180、およびアルファ - アクチニンは、ほぼ化学量論的な量のTHR（286） - 濃縮リン酸化カンキアルファ（ロビソン、A。J.、、Bass、M.A.、Jiao、Y.、Macmillan、L.B.、Carmody、L.C.、Bartlett、R。K.、およびColbran、R。J.（2005）J。Biol。Chem。280、35329-3536）が、Camkii機能への影響は貧弱です理解した。ここでは、これらの相互作用が差別的に調節されており、CAMKII活動に明確な影響を及ぼしていることを示します。非リン酸化およびThr（286） - オートリン酸化CamKIIは、同様の有効性でアルファ - アクチニンに結合しますが、Thr（305/306）またはCa（2+）/Calmodulin結合での自己リン酸化はこの結合を大幅に減少させます。さらに、アルファ - アクチニンは、ペプチド基質の自己リン酸化とリン酸化によって評価されるように、CA（2+）/カルモジュリンによるCAMKII活性化に拮抗します。Densin（1247-1542）へのCamkIIの結合は、THR（286）の自己リン酸化から部分的に独立しており、Ca（2+） - 独立した自己リン酸化またはCa（2+）/カルモジュリンの影響を受けません。さらに、Densin-180のCAMKII結合ドメインは、CAMKII活性にほとんど影響を与えません。対照的に、CamkiialphaとNR2Bとの相互作用には、Thr（286）の自己リン酸化またはCa（2+）/カルモジュリンとアデニンヌクレオチドの両方の結合のいずれかが必要です。NR2Bは、Autocamtide-2基質と競合するメカニズムにより、CAMKIIのCA（2+）/カルモジュリン依存性および自律的な活性の両方を阻害し、シスタイド-2基質と非競争的、およびATPを点在させないメカニズムを阻害します。組み合わせて、これらのデータは、Camkii関連タンパク質との動的に調節された相互作用が、定義された細胞内コンパートメントでの微調整camkiiシグナル伝達において多面的な役割を果たすことができることを示唆しています。

Neuronal Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) interacts with several prominent dendritic spine proteins, which have been termed CaMKII-associated proteins. The NR2B subunit of N-methyl-d-aspartate (NMDA)-type glutamate receptor, densin-180, and alpha-actinin bind comparable, approximately stoichiometric amounts of Thr(286)-autophosphorylated CaMKIIalpha, forming a ternary complex (Robison, A. J., Bass, M. A., Jiao, Y., Macmillan, L. B., Carmody, L. C., Bartlett, R. K., and Colbran, R. J. (2005) J. Biol. Chem. 280, 35329-35336), but their impacts on CaMKII function are poorly understood. Here we show that these interactions are differentially regulated and exert distinct effects on CaMKII activity. Nonphosphorylated and Thr(286)-autophosphorylated CaMKII bind to alpha-actinin with similar efficacy, but autophosphorylation at Thr(305/306) or Ca(2+)/calmodulin binding significantly reduce this binding. Moreover, alpha-actinin antagonizes CaMKII activation by Ca(2+)/calmodulin, as assessed by autophosphorylation and phosphorylation of a peptide substrate. CaMKII binding to densin (1247-1542) is partially independent of Thr(286) autophosphorylation and is unaffected by Ca(2+)-independent autophosphorylation or Ca(2+)/calmodulin. In addition, the CaMKII binding domain of densin-180 has little effect on CaMKII activity. In contrast, the interaction of CaMKIIalpha with NR2B requires either Thr(286) autophosphorylation or the binding of both Ca(2+)/calmodulin and adenine nucleotides. NR2B inhibits both the Ca(2+)/calmodulin-dependent and autonomous activities of CaMKII by a mechanism that is competitive with autocamtide-2 substrate, non-competitive with syntide-2 substrate, and uncompetitive with respect to ATP. In combination, these data suggest that dynamically regulated interactions with CaMKII-associated proteins could play pleiotropic roles in finetuning CaMKII signaling in defined subcellular compartments.