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蛋白質・核酸・酵素 (1986) 31(16):1841-1850.
蛋白質燐酸化反応:刺激反応共役 モノアミン生合成の調節

奥野幸子, 藤沢仁

■■■蛋白質燐酸化反応：刺激反応共役■■■

モノアミン生合成の調節

奥野幸子・藤沢仁
カテーールアミンやインドールアミンはホルモンや神経伝逆物質として重要な役割を担っている。これらのアミンは外記からの刺激に応答して分泌され，合成されるが，その合成速度は律速酵素であるチロシン水酸化酵素やトリプトプァン水酸化酵素の活性変動によって調節されている。そこでこれらの律速酵素の活性調節機枇の解明に努力が払われてきたが，最近チロシン水酸化酵素の活性調節磯構についての研究が進永，蛋白質燐酸化酵素が主要な役割を果たしていることが明らかになってきたので，筆者らの結果も交えながら研究の現状を概説した。
$uDMIllE1mqqqPFUIIUII8Ⅱ｣101ⅡⅡMBIulIuuIlM8uUU8IIImIIrIIIIPIIIIuIlUIII8UIIuuUIlI11LIⅡIlIIoIlIIuIOmOⅡM1ⅡIlIIIIIIu1ⅡⅡllIl8IIUlIIOIlIOIoOIIIⅡI[I1IlII[10ⅡOILⅡ001101ⅡⅡIIIIIIIIInuIo8ILIIMuouIII8L

はじめにドーパミン，ノルアドレナリン，アドレナ

連酵素であり，トリプトブァンから５－ヒドロキシトリ

リンなどのカテーールアミンや，セロトニン，メラトニ

プトファンヘの反応を触媒するトリプトファン水酸化酵

ンなどのインドールアミンは，いずれもホルモンや神径

素3)がセートニン生合成の律速酵素であるので，これら刺激伝達物画として働いている。これらのアミンはそれの水酸化酵素の活性を高めたり抑えたりしながら，カテ

ぞれ特定の細胞で合成され，貯蔵されており，細胞が外コールアミンやセロトニンの合成速度が調節されてい部からの刺激を受けると，それに応答して分泌され，梢

ろ。そのため，この両酵素の活性調節瞬櫛の重要性が多報を次の細胞に伝達する。そして分泌によって消費さくの研究者の注目を集め，二れ雲でに酵素活性に影響をれたアミンは再び合成されて補充され，次の刺激応答反与える髄々の因子が報告され，複雑な凋節機櫛が存在す

応に備えられる。このような刺激から分泌に至る反応のるらしいと推定されてきた。

／

迩鋏を，分子レベルで明らかにしようとする研究が盛ん

１９７０年代後半から１９８０年代iこかけて，精製困建とさに行なわれつつあるが，なかでもカテコールアミン合成

れていたチロシン水酸化酵素0-6）と,、トリプトファン水の調節機櫛に関する研究は急速な進展を染ている。

酸化酵素''10)が均一に精製され，その性質が明らかにさ

図ｌ准力テコールアミンおよびインドールアミンの生れた。還元型プテリンを電子供与体とする一原子酸素添合成経路を示したものである。いずれも芳香族アミノ厳

加酵素であり，よく似た反応を触媒する両酵素は，いずを基質として，主ず芳番環の水酸化が，次いで側鎖の脱れも分子丘５９Ｋのサプニニット４個から櫛成されてお炭酸が起こり，アミンが生じる,という非常によく似た径

り，酵素の安定化条件などの結果も，両酵素の分子構造路を示し，第２段階の反応を触媒する脱炭酸酵素ば，双がきわめて似かよっていることを考えさせる“､。酵素蚕方に共通である。また第１段階の反応を触媒するそれぞ

白質の性質が明らかになる一方で，酵素活性の調節機櫛

れの水酸化酵素も，後述するように非常に類似点が多いについての研究も進柔，これらの水酸化酵素がカルモデのは興味深い。チロシンからドーパヘの反応を触媒する

ュリン依存性プ戸テインキナーと（CaMキナーゼ）Ⅱ

チロシン水酸化酵素''2)がカテーールアミン生合成の極によって，同搬な機構で活性化されることも明らかiこさ

SachikoOkunO,IIitoshlFuiiBawa･旭川医科大学鋪一生化学教室（〒078垣ﾉ11市西神楽４線５号3-11）［DepartmentofBio･
chemi8trybAsahikawaMedicalCoⅡege，Asahikawa078,池pan］
Rdgz`ｍｉ０７ＵＱ／Ｍｂ？…mjn6E"３Ｊ泥、ごｓｉｓ
ｍ５Ｔ１７５Ｆ３１【チロシン水酸化酵宏］【カテコールアミン】【cAMP】【蛋白質煩酸化酵謡】
１８４１

盃白質核酸酵素ＶｏＬ３１ＮｏＬ１６０９８６）160

カテニールアミン

チロシンードーパードーバミンーノルアドレナリンーアドレナリン
チロシン芳香鱗L-アミノ碇ドーパミンフニニルエクノールアミン
水酸化酵索ＥｉＬｊ淀鹸昨素β-水酸化醇紫AP-メチル伝(;昨素インドールアミン５－ヒドロキシ

トリプトフアンートリプトファンーセロトニンーハノーアセチルセロトニンーメラトニン
トリプトファン芳香擬L-アミノ酸セロトニンヒドロキシインドール
水酸化昨紫XiLljt睦醇系jV-アセチル転移酵謡０－メチル転移1W累

図１．力テゴールァミンおよびイソドールァミソの生合成経路
れた''0'2)。

ｃＡＭＰやＣａ⑭.が，セカンドメッセンジャーとして細白質燐酸化反応を介していることが明らかになり，麺を多様な細胞機能の発現に関与している蚕白質鱒酸化反応の重要性が認識されてきているが，モノアミソ合成の測節に関しても蛋白質燐酸化反応が主要な役割を果たして筆者らの研究室でも，これまでモノアミンの合成と分泌の調節概構の研究を進めてきたが，興味ある実験結果をいくつか得ているので，それらも含めて，研究の進展が著しいチロシン水酸化酵緊の燐酸化による調節機構を中心に，モノアミン合成の翻節機榊について考えてふた
し、。

０
０
５

いることが最近明らかになってきた。

（一八・乢刷ｅ（一判寅冒一｛龍這）鍔一定朧監］一堪特八八，十胞内での傭報伝達の役割を担っていること，それらが蚤

、０I・チロシン水酸化酵素の活性鯛節
チロシン水酸化酵素がカテコールアミン合成系の律速酵素であることから，酵素の括討生調節機構の研究は，チーシン水酸化酵素の発見と同時に開始された。２０余年を経た現在，酵素活性の抑制に働くもの，活性化に働くものなど，種会の醐節因子が報告されたが，それぞれについてはすでに本跿'3)で述べたので，それ以後，明らかになってきた知見を紹介しながら，凋節機枇の可能性を

￣５６７

ｐＨ

図Ｚ内在性活性抑制物質によるチ戸シソ水腫化酵素活性のｐＨ依存性の変化

ラット綴条体の租酵衆をｐＨ５にして酵衆正白質を酸性
ftHlさせ，遠心してIi身上捕画分と分陞した。粗酵素（ｃ)，酸性2t殿した酵素（●）およびIi2i性6tj鞍した酵素に酸上枅函分を加えて３０.Ｑ２０分間保沮したもの（△）それぞれの酵素活性を測定した。１ニニヮトは１分11Nあたり1,molのドーパを生ずる酵素活性を示している。チロシソ水酸化酵素丘は，醇索に対するモノクローソ抗体を用いて免疫滴定により定量した。

考えたい。
１．不活性型酵素

細胞内のｐＨは７付近に保たれていると考えられているが，ラットの線条体の粗抽出液中のチＰシソ水酸化酵
素は，ｐＨ７で活性を測定すると酵素活性が認められな酸化酵素を不活性型に保っている活性抑制物質が存在し，この物質が輔製操作で酵素からとり除かれたのでばないかと考えられた131。

図２は，内在性活性抑制物質についてラットの線条体を用いて調べた篭者らの実験結果を示したものである。

いので，酵素は中性の環境では不活性な状態にあると考えられた1m。この不活性型の酵素を鯖製すると，中性で粗抽出液中のチロシン水酸化酵素の活性は酸性で高く，高い活性を示すようになるので，生体内にはチロシンホ

酵素液をｐＨ５にして盃白質を沈殿させ，上清と分離す

１８４２

中性付近でば活性が'二とんど認められなかったが，この

ソ生合成の調節

モノアミ

１

161

（訳）掌塞鶏篭］｝趨菩ハハロト

荷
10-3Ｍ

10

2０

保担時間（分）図３．内在践舌性抑制物質とドーパミソによるチ戸シソ水酸化酵素の不活性化

酸性沈殿した酵素を，殴上清画分（左図）あるいはドーパミソ（右図）と３０℃で保圏したのち，ｐＨ７で酵索活性を測定した。酸上洞国分の添加量は，粗酵素中に含富れろチロシソ水酸化酵素との相対量で示した。
ると，沈殿に回収されたチロシン水酸化酵素は中性付近

図３は内在性活性抑制物画とドーパミンによる酵素ので商い活性を示し，至適ｐＨとなった。この酵素に，酸性の酵素活性は再び低下して，酸性に至適ｐＨを示す

不活性化を調べた錐者らの実験結果を示したものである。酵累の不活性化に働くカテーールアミンは，充分且の補酵素プテリン存在下においても，１０~896という非常酵素に戻った。これらの結果は，チ戸シソ水酸化酵素がに低い浪度で効果を示し，また不活性化には酵素とカテ

内在性の活性抑制因子によって，生体内では不活性型にゴールアミソとの保温が必要であること，さらに，この保たれていること．内在性活性抑制因子はｐＨ処理の不活性化は中性領域で酵素活性を測定したときにのa9L翌性処理で分離された上澗画分を添加して保温すると，中操作で酸上浦画分に回収され，沈殿画分の酵素と分離されることを示している'９１。その後の研究から，この内在

住活性抑制因子がチロシン水酸化酵素の喰終反応産物，
カテーールアミンであることも明らかになったIC)。
カテーールアミンによるチ戸シソ水酸化酵素の活件阻

害作用は，すでにチロシン水酸化酵素が発見された当時から見いだされており'１，補酵素プテリソと拮抗的な阻

められ，酸性領域で活性を測定した場合には醒められないことなどから，このカテーールアミソによる酵素の不活性化の概櫛は，従来から知られている楠酵素プテリンと拮抗的な阻害概柵とは異なったものであると考えられ
た'0)。

細胞質にはチロシン水酸化酵素とともに，大過剰の芳香族Ｌ－アミノ酸脱炭酸酵素が存在しているので、，チ害概式を示すことも明らかにされ，この反応産物による

ロシン水酸化酵素が１回転反応すればそれだけで酵素をフィードバック阻害機枇が，チロシン水酸化酵素の活性不活性化するのに充分なドーパミンが細胞質中に生成さ関節に重要な役割を果たしている可能性も考えられてきれると考えられる。酵素の不活性化にはドーパミソ，ノた。酵素を活性化する狐との因子が，酵素の浦酵緊プテ

ルアドレナリン，アドレナリンおよびノルアドレナリン

リンに対する親和性を墹大させるとともに，カテコールの代謝物であるDOPEGのいずれでも同等な効果を示

アミンに対する親和性を減少させることによって作用すす06)ので，ドーペミン作働性，ノルアドレナリン作働性，ることも報告されている】３１。しかし，カテゴールアミン

アドレナリン作働性の細胞では，それぞれの股終反応産は細砲内の分泌願粒中に貯えられており，細飽質で働い物や代謝産物が酵緊の不活性化に関与している可能性がている27)チロシン水酸化酵素とは局在部位が異なるのある。

で､はたしてカテコールアミソがチロシン水酸化酵素の活性を調節し得るほど商浪度に細胞質中に存在している

2．酵緊の活性化のだろうかという疑問が残されてきた。

以上のようにチ戸シソ水酸化酵素が平常は不活性型で／1843

１６２蛋白質核酸酵素

ＶＯＬ３１Ｎｏｌ６

存在していることが明らかになったので，酵素はカテー

活伴剥への嘱換がどのような機櫛によっているのかは，られなかった0)がリポリアニオン，ｃＡＭＰ依存性プロテ０

インキナーゼ（Ａキナーゼ)，カルモデニリン依存性プ
ロテインキナーゼ（caMキナーゼ）Ⅱによる活性化が罷められた。なかでもＡキナーゼによる活性化は，特に０実験結果では，垣や燐題質による著明な活性化は認め

０反応のそれぞれについて活性化効果を検討した筆者らの０

リアニオン，塩，燐脂質などの化合物と，蛋白質燐酸化

１と不活性型の相互転換には関与しないと考えられろ｡ポ０

質燐酸化酵素，蛋白質分解酵素などがある101。このうち，
蚕白質分解による活性化は不可逆であり，酵素の活性型

Ｍ

チロシン水酸化酵素の活性化因子として従来から報告されているものには，ポリアニオン，塩，燐脂質，蛋白①】

非常に興味深い問題である。

3.000（｛、．ⅢＨｅ（一契宥昏二『藷詮）聿起一兼當］一浬〉声ハハロト

ールァミソの合成が必要なときにの象，不活性型から活性型へ転換して作勘するという，活性型と不活性型の相互転換による悶節機構が考えられた。不活性型酵素から(198の－４５６７８ｐＨ

図４．Ａキナーゼによる不活性型チロシソ水酸化酵素の活性化。：超酵素，●：Ａキナーピで活雀化された酵素。

生理的ｐＨである中性付近で酵素活性を測定した場合に著しく，酵素の不活性型＝活性型の政要な関節因子でＡ、Ａキナーゼによる四節の多くの実験結果から，現在広く罷められている。しかし，その活性化のメカニズムについては研究者によって異なった結果が報告されている。Ａキナーゼによって造が変化し，袖酵素プテリンに対する親和性が増大して，酵素が活性化されるという報告が多いがい5'0`20)，活性化
は補酵索に対するＫ、の低下によるtのでばなく，Ｖ､｡ェの上昇によるものであるとの報告もある'８１。酵素１

燐酸化を受けると，チロシン水酸化酵素蛋白質の高次柳

２

チロシン水酸化酵素がＡキナーゼによって燐酸化され，活性化されることは，ｉ〃piwr00,s''0,,9)，およびi〃sirH20）（｛訴ⅢＮｅ一忽掩凶■【謙竃）起鰹鵲二量一醤餐八ハロト

あろうと考えられた。

の燐酸化に関しても異なった結果が報告されている。４個のサプニニットから構成されているチロシン水酸化酵

素には，サプユニット１モルあたり１モルの燐酸がセリ．
ン残基に取り込童れろという報告0.8)と，４且体あたり１モルの燐酸が取り込苣れる５１という報告がある。燐酸化
部位に関しても，後述のようにＡキナーゼに固有の鱒酸

保廻時間(分）図５．チロシソ水酸化酵素の不活性化，活性化の経時変化

麟性?t殿した酵素を３『Ｃで保温し，５分後，ドーパミ
ソを勿戈醇索を不活性型に伝摸し，２５分後，Ａキナーゼの触媒サプニニットを加えて酵累を活性化した。酵素活性はｐＨ７で測定した。

化部位が存在するのか，あるいは，斌近報告が相次いでに,Ａキナーゼの触媒サプニニットを添加して燐酸化す

いる他の蛋白質燐酸化酵素によっても燐酸化を受ける共ると，中性付近の活性が著明に上昇し，至適ｐＨを示通の部位であるのか議薗があるｃ・した。抗体を用いて酵素蚕白質丘を定量した結果，活性

図４は，Ａキナーゼによって，不活伴型のチロシン水化された酵素の比活性｛よ，中性ｐＨで2,800nmoVminノ

酸化酵索を活性化した華者らの結果である｡生理的条件、ｇにも連した16)。図５は，酸性処理して得たｐＨ７にであるｐＨ７付近では酵素活性をもたない不活性型酵素活性をもつチロシン水酸化酵素に，ドーパミンを作用さ1844

モノアミソ生合成の関節１６３せて不活性型にし，不活性型酵素iこＡキナーゼを作用させて活性化した場合の，ｐＨ７での酵素活性の径時変化を調べたものである。

従来，チ戸シソ水酸化酵素のＡキナーゼによる活性化化酵素が同じ機１１１で活性化されることは興味深い。
脳に特異的に分布するＣａＭキナーゼⅡは，チロシン

水酸化酵素やトリプトプァン水酸化酵素を蓬質とするばかりでなく，広い些質特異性を示し，脳の多くの麺類のは，せいぜい数倍にすぎないと報告されていたので！こ蛋白質を燐酸化するので，Ｃａ3.による神経機能の調節の程度の活性化で，神経刺激に応答して分泌されるカテに多彩な役割を担っている可能性があり，興味がもたれーールアミンの合成というすばやい調節が睨明できるのている。微小管を騨成するチュープリンやＭＡＰ２も基か，との疑問ももたれていた。しかし，図４，５の実験質となり，燐酸化を受けると微小篠の脱近合が起こるこ

結果は，チロシン水酸化酵素の不活伴型から活性型への劇的な変化が，Ａキナーゼに浜って行なわれ得ることを示したものである。これらの実験に陰，１，Ｍの６－メチ

ルプテリンを使用しており，この点からも,劇的なこの活性化が．酵素の浦酵素プテリンに対する親和性の墹加によるよりは，ｖｍｏｘの上昇によるものであると考えられる。

とも明らかになった20,271゜徴小管やアクチンなどの細胞骨格蚤白質は，細胞内の物質輸送や分泌などの，細胞の動的樫櫛に働いていると推定されており，神屋刺激に応答して起こるカルシウム依存性のモノアミソの分泌に，
ＣａＭキナーゼⅡが，これらの細砲骨格蚕白質の燐酸化反応を介して機能していることは充分考えられる。ＣａＭ
キナーゼⅡは，また，自らの酵素蚕白質をも基質として生体内で作用している天然補酵素はピオプテリンであ自己鱒酸化を行ない，不活性化されることが見いだされ，り，チロシン水酸化酵素は高次櫛造変化により，この補酵素に対して，ｈｉｇｈＫｍ（100脚Ⅲ）型，ＩｏｗＫｍ（2０１H）型の２つの活性状態を示すともいわれている211．さ

酵素活性を自己関節する概能を倣えていることも明らか

たビオプテリンの細胞内温度は非常iこ低く（1～”N)，

ザイムの関係であることが，両lii【素の韮質特異性が￣致

このピオプテリン濃度がチロシン水酸化酵素の亜要な活することや，ＣａＭキナーゼⅡに対するモノクローン抗性調節因子であるとの考えもあるが２１)，他方，モノアミ
ン作働性の細胞ではピオプテリン濃度が高く，ドーペミ
ン作働住神経の終末部の濃度は100lnU22)．培養細胞になった鞄)。さらに，脳に特異的なこのｃａＭキナーゼ

Ⅱが，骨格筋のグリーーゲン合成酵素キナーゼとアイソ体が両酵素と反応することなどから朗らかになったき,)。
ＣａＭキナーゼⅡは，笠者らの研究室とは独立に，それ
ぞれ，チューブリンキナーゼ80)，シナプシン１キナーゼ

NIE-115およびPC-12では，＿それぞれ４０浬Ⅲ，２５＃9028,

Ⅱ3x》としても報告されている｡との報告もある。

Ｂ･ＣａＭキナーゼｎによる畑節

図６は，笠者らが不活性型チ■シソ水酸化酵素にカルモデュリンおよび活性化蚕白質を添加して，ＣａＭキナ

１９８０年に筆者らの研究室で，ＣａＭキナーゼによってーゼⅡによる活性化を調べた結果である｡ＣａＭキナー

チロシン水酸化酵素が活性化されることが初めて明らか

ゼⅡで活性化されたチロシン水酸化酵素の活性のｐＨ依存性は，Ａキナーゼで燐酸化された掛合とは異なって
おり，もとの不活性型酵素のパターンと同じように酸性領域に至適ｐＨを示した｡生理的ｐＨと考えられる中性付近での活性化率は小さく，Ａキナーゼによって活性になった郡)。そして，この反応を触媒する新しい蚤白質
燐酸化酵素を脳に見いだし，ｃａＭキナーゼⅡと名づけた2s)。ＣａＭキナーゼⅡによるチロシン水酸化酵紫の活性化の駁櫛を調べたところ．チ戸シソ水酸化酵素はⅢこの蛋白風燐酸化酵素によって燐酸化を受けただけでは活性化されず，燐酸化された酵素に，もうひとつの蛋白質化した場合にはとうてい及ばないのご不活性型チロシン水酸化酵素の活性型への転換には，ｉ〃城勿で得られ因子，活性化蛋白質皿)が作用してはじめて活性化されたこれらの結果から判断するかぎり，Ａキナーゼが主要るという．２段階の反応からなる活性化観構であり，酵な役剛を果たしているように思われる。しかし，培養細胞やスライスの実験系では，Ca2fに依存したチロシン

素が燐酸化を受けると活性が上昇するというＡキナーゼ
による活性化とは異なった機構によるものであることが明らかになった。

，ＣａＭキナーゼⅡによる燐酸化と，活性化蛋白質によ水酸化酵素の活性化が多数報告されている。これらの8〃”"｡，ｉ〃Simでの実験で得られた結果を合わせて考る活佳化という，この２段階の反応で，セロトニン生合

えると，ＣａＭキナーゼⅡは，チロシン水酸化酵素の燐酸化,活性化に直接的に作用するというより，むしろ成の律速酵素であるトリプトブァソ水酸化酵素も，同じカテコールアミソの分泌磯榊の１１M節に主として関与してように活性化を受ける川。これらのよく似た２つの水酸

いて，分泌に連動するプレシナプス受容体を介した活性
１８４５

盃白質

164

核鮫酵素

ＶｏＬ３１ｍｍ６（1986）

チロシン水鹸化酵素がＣａ2＋とホスファチジルセリゾ

ゼ，ＣａＭキナーゼⅡに加えて，さらにＣキナーゼがチ
ロシン水酸化酵素の活性化機織に関与していることが考えられた。鞘製したチロシソ水酸化酵素とＣキナーゼを

０
０
０

ｏ亭

用いた実験から88)，チロシソ水酸化酵素がＣキナーゼに装って燐酸化され，活性化されることが報告された。このＣキナーゼによる活性化は，初酵素プテリソに対するＫ睡価の低下によるもので，Ｖｍｏｚの増加は伴わない。

燐酸化部位についても解析され，セリン残基が燐酸化、■Ｉ△■ｌｌＡＬ

１

０
０

０

（一八ｊＨｅ（一判奄凶Ｅ『雛詮〉掌秬｛牒港二一老若八ｈ，十に依存した活性化を受けることが報告され調)，Ａキナー

されることや，Ａキナーゼで燐酸化した場合の部位と一致することが報告された830鋼)。一方,McTigueらは培菱
細胞ＰＣ-1285)を用いた実験を行ない，ホルポールニステ

ルを用いてＣキナーゼを活性化すると，ＰＣ-12細胞中の
0

-５６７

ｐＨ

図６．ＡキナーゼおｋぴＣａＭキナーゼⅡによるチロン
ソ水酸化酵素の活性化●：粗酵素，。：ＣａＭキナーゼⅡによって活性化されたHﾀﾞ素，▲：Ａキナーゼによって活性化された酵緊，△：
Ａキナ－．ﾋﾟおよびＣａＭキナーピⅡによって活性化された酵素。

化擬櫛で，二次的にモノアミソ合成を調節している可能性も考えられる。

チロシン水酸化酵素がＣａＭキナーゼⅡによって餌酸化を受ける部位に関してもいくつかの報告がある゜鰯製したチロシン水酸化酵素を，骨格筋のグリコーゲン合成
酵素キナーゼで燐酸化すると82,38)，酵素のサプニニヅト

１モルあたり１モルの燐酸が取り込宣れろが，その燐酸化部位は，Ａキナーゼによっても燐酸化を受けるＡ部位と，ＣａＭキナーゼに特典的な部位と考えられるＣ部位の双方に認められ，いずれの場合もセリン残基が燐酸化されることが報告された｡この結果は，ウシ副腎髄質のチ戸シン水酸化酵素は燐酸化されて約２倍活性化されるが，酵素が燐酸化を受ける部位は，ＡキナーゼやＣａＭ
キナーゼによる場合とは異なった，Ｃキナーゼに固有の部位であること，Ｃキナーゼを活性化するホスプァチジ

ルノイシトールの代謝は，極との細胞刺激に応答しやす
いので，細胞を脱分極の条件や，ｃＡＭＰ濃度の商い条件に悪した場合にも，ホスプァチジルイノシトール代謝を介してＣキナーゼに固有の部位に燐酸が取り込まれることを述べている。

華者らもＣキナーゼによるチロシン水酸化酵素の活性化についてｍＵｉ"０で検討を進めているが，鞘製した
チロシン水酸化酵素はＣキナーゼで燐酸化を受けるものの，不活栓型酵素から活性型への転換にＣキナーゼが関与している可能性を示唆するほどの顕著な活性の変化は認められなかった。

Ｃキナーゼによる活性化のほかに。Andrewsら80)は，

ラット線条体のチロシン水酸化酵素がｃＡＭＰやＣａ2←に非依存性の蛋白質解酸化反応で約２倍活性化され，こク戸マフィン細胞80)を用いて行なわれた実験結果と一の活性化がＶｈｍｘの上昇によるものであることを報告し致しているが，他方，ＰＣ~１２細胞を用いた実験では33)，た。

Ａキナーゼによって燐酸化される部位と，カルシウム依

存性プロテインキナーピによって鱒酸化される部位は異なっており，それぞれ１カ所ずつ存在するとの報告がある。

Ｃ、その他の蛋白質煩醗化酵累による囲節細胞喚成分のひとつであるホスファチジルイノシトー

また，McTigueら83)はＰＣ－１２培養細胞に上皮成長因子（EGF）を作用させるとチロシン水酸化酵素の燐酸化と活性化が起こることを報告し神屋成長因子（NGF）
によるチ■シン水酸化酵素の活性化が，Ａキナーゼを介したものであるのに対して，ＥＧＦによる活性化はｃＡＭＰに非依存性であり，ＡキナーゼＤＣａＭキナーゼ，

ルの代囲回転に伴って活性化されるＣａ2+，鱒服質依存Ｃキナーゼによって燐酸化される部位とは異なった第４性プロテインキナーゼにキナーゼ)8`)が数Ａの細胞機能

番目のＥＧＦ感受性の燐酸化部位が存在することを示し，の関節に関与していることが明らかになってきており．

チロシン水戯化酵素の活性化に４租碩の蚤白質燐酸化酵注目されている。

素が関与している可能性を述べた｡しかしこのＥＧＦ

1846

モノアミソ生合成の調節

165によるチロシン水酸化酵素の活性化に関与している舐白

活性型，不活性型にかかわらず，ポリアニナンが作用す

質燐酸化酵素の性質については明らかにされていない。

ると，酸性での活性が低下した違った状態の酵素に変化

これらの活性化機栂の詳細に関しては，今後の報告に待たねばならない。
Ｄ･ポリアニオンによる活性化性化される131゜、）●□■ｒ

Ｆ１

０

-５６７

ｐＨ

Ａキナーゼによって活性化された酵素梶ポリアニオソを作用させた場合は，中性領域での酵素活性にはポリア
ニオンによる新たな活性化は認められなかったが，酸性領域でのポリアニオンによる活性低下は不活伴型酵素の場合と同じように認められた。チロシン水酸化酵素は，

【】

７１Ｉ

０

宗リアニオンがそれほど寄与していないように梁える。

０

ロシソ水酸化酵素の不活性型から活性型への転換には，０

酵素に比べるとはるかに低く，生理的ｐＨで起こるチ１低下した。中性で活性化が認められるものの，活性化された酵素のｐＨ７での活性は，Ａキナーゼで活性された０を示し，酸性でば逆に，もとの不活栓型酵素より活性が０

性餌域での酵素活性は上昇してｐＨ６付近に至適ｐＨ０用させたときの酵素活性のｐＨ依存性を示したものである。不活性型酵素にポリアニオンを作用させると，中２

図７は，不活性型のチロシン水酸化酵素と，Ａキナー

ゼで活性化された酵素のそれぞれに，ポリアニオンを作（一弐・川可Ｇ（一召奄凹已『兼送）輯粗蟹ユ量一浸特ハハロト

租狗の蛋白質燐酸化酵素による活性化のほかに，チロ
シン水酸化酵素は，誤リアニオンを添加した場合にも活

図７．Ａキナーゼおよび韻リアーオソによるチ戸シソ水
酸化酵素の活性変励●：粗酵素，○$ボリアニオソで活性化された酵索，▲：Ａキナーゼで活性化された酵素，△：Ａキナーゼおよびポリアニオソで活性化された酵素。

KF5､
、ヅ

図８．カテコールアミソの分泌と合成の卿節
1847

166

蛋白質核酸酵素すると思われる。
細胞内でのチロシソ水酸化酵素の活性調節に，ポリア
ニオンがどのようにかかわっているのかは，現在のとこ

ＶｏＬ３１ＮＱ１６ｑ９８６）（８）活性型チロシン水酸化酵累は分泌によって消費されたカテコールアミンを合成して補充する。

（９）一方でアデノシンIま，受容体を介してカルシウ

ろ明らかではないが，Richtandら8)は燐酸化されて不安

ムポテンシャルを低下させる方向に働くことが知られて定になった酵素をポリアニナソが安定に保ち，燐酸化をいるので05)，Ｃａ２．に依存した分泌は抑制され，それに伴介した酵素の活性化に，補助的に作用しているとの考えってシナプス前受容体を介したＡキナーゼの活性化も停を報告している。

止し，活性型チロシン水鹸化酵素は脱燐酸化されて0s)，

もとの不活性型にもどり，カテコールアミン合成も停止
３.受容体を介するモノアミン分泌と合成の8N節機構

することが考えられる。また，分泌されたカテコールア

以上のようなチロシソ水酸化酵素の活性関節機織が細ミンもシナプス前膜の受容体（オートレセプクー）を介

胞内ではどのように働いているのだろうか。これまでにしてチロシン水酸化酵素の不活性化の方向に働くといわ得られた錘者らの実験結果を中心に，神騒刺激に応答しれている。受容体を介してカルモデュリンのカルポキシて起こるカテーールアミンの分泌と合成の詞節磯構につメチル化が起こり，ＣａＭキナーゼの不活性化を引き起いて，雄者らは図８のような可能性を考えた`０１゜

こすこと`7)，受容体を介してＡキナーゼの不活性化を引（１）神僅が刺激を受け，興奮が軸索を通って神経終き起こすこと`8)などが報告されている。

末に伝えられると，膜の脱分極が起こり，電位依存性のカルシウムチャネルが閉いてＣａ９．が神屡終末へ流入する｡（２）神屋終末に流入したＣａ２．は，カルモデニリンに結合して，CamキナーゼⅡを活性化する。

おわりにカテコールアミンの生合成の調節機櫛を，

律速酵索であるチロシン水酸化酵素の活性調節を中心に．

笠者らの仮鋭も交えて研究の現状を紹介した゜チ戸シン

質を憐酸化し，カテゴールアミン分泌などの細胞内物質

水酸化酵素は麺交の条件で活性化されることが報告されい活性が変動しやすく，不安定で，取り扱いにくい酵素と輸送に関与している可崖性がある。分泌には，ｃキナー

考えられ,生体内では本当はどんな活性調節機撫が働い（３）ＣａＭキナーゼⅡは微小管などの細胞骨格蛋白

ゼやカルモデュリン依存性のミオシン軽銃キナーゼなどているのかに興味をもたれながらも，その解明はなかなのカルシウム依存性プロテインキナーゼの関与も考えらか容易でなかった。チロシソ水酸化酵素の活性脚節に，れる。

蛋白質燐酸化反応が関与していることが明らかになり，（４）カテコールアミンに分泌頼位から朋口分泌によ

その後の数年間に飛囲的に研究が進糸，調節概撫の概略ってシナプス間鰍に放出され，次の神経細胞（シナプスが浮きぽりにされてきた。現在，筆者らは，Ａキナーゼ後）の受容体に備報を伝える。－部はシナプス前のオーが活性化概織の主役であり，平常は不活性型であるチロトレセプターにも結合すると考えられる。）（５）開ロ分泌によってカテ言一ルアミソとともに多竝のＡＴＰがシナプス間隙に放出されることが知られている。放出されたＡＴＰはただちにアデノシンに代謝さシン水酸化酵素を燐酸化して活性型に転換し，詞節していると考えている。細胞内のｃＡＭＰ濃度が減少すると．
燐酸化反応が低下し，チロシン水酸化酵素は蛋白質脱！;ギ酸化酵索によって脱燐酸化を受け，もとの不活性型に返れてシナプス前膜のアデノシン受容体に結合すると考えると考えられるが，この燐酸化と脱燐酸化反応を主軸に，られる。

他の蛋白質燐酸化酵素やその他の翻節因子が迩接，間接（６）アデノシンがアデニル厳シクラーゼを活性化す
ることO2)や，細胞内のｃＡＭＰ漫度を上昇させてチロシに関与して，調節のネットワークが形成されているものと思われる。

ン水酸化酵素を活性化すること`3,00)が，培狐細胞を用いチロシン水酸化酵素をぬく･る脚節機榊については，本た実験で報告されているので，アデノシンがアデノシン

稿で述べたような，刺激に応答して起こる不活性型から受容体を介してアデニル酸シクラーゼを活性化し，その活性型へのすばやい転換のほかに，酵素誘導による調結果，細胞内のｃＡＭＰ濃度が上昇してＡキナーゼが活

節機榊が知られている。最近，チ■シン水酸化酵素の性化されると考えられる。

ｃＤＮＡが得られ`0,50)，その榊造が明らかにされて58）巡（７）Ａキナーゼが。不活性型チロシン水酸化酵素を活栓型に転換する。
1848

伝子レベルでの研究も可能となった。ｃＤＮＡを用いて
ｍＲＮＡを定量する酵素誘導磯撫の研究も始められてい167

モノァミソ生合成の詞節

ろ50,S2-5OIoSChWalPtZらは酵素誘導にもＡキナーゼが関与していると述べている33)。

チロツン水酸化酵素に比べると，セロトニソ生合成の律速酵素であるトリプトプァン水酸化酵素の活性調節機
榊については童だ不明な点が多い。前述したように，この２つの水酸化酵素には紅なの点で共通するところが多い。活性関節についても類似した機楠が存在することも考えられ，今後の研究の進展が期待される。
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