鈣庫調(diào)控的鈣內(nèi)流

鈣庫調(diào)控的鈣內(nèi)流

0.鈣庫調(diào)控的鈣-soc-c在大多數(shù)細(xì)胞中，朱元璋（pholipasc）與pip2一起激活細(xì)胞膜表面受體激活膜，并將其分解為ip3和dag。ip3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體結(jié)合，因此ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放到細(xì)胞。隨著胞內(nèi)鈣庫的排空,位于質(zhì)膜上的Ca2+內(nèi)流通道被激活,使Ca2+由胞外進入胞質(zhì)內(nèi),這個過程被稱為鈣庫調(diào)控的鈣內(nèi)流(storeoperatedcalciumentry,SOCE),其通道稱為鈣庫調(diào)控的鈣通道(storeoperatedcalciumchannel,SOCC)。SOCC是目前研究較熱的一種離子通道,任何能表現(xiàn)出鈣泵依賴活性的通道都可歸為SOCC,幾乎存在于酵母到人類所有的真核生物細(xì)胞中。其開放與關(guān)閉由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)中Ca2+貯量來調(diào)控,Ca2+通過SOCC進入胞質(zhì),泵入并填充鈣庫。目前研究最多也最具特點的為Ca2+釋放激活的鈣通道(CRACC),第一次在人類T細(xì)胞和肥大細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),相對于其它的SOCC來說,CRACC對Ca2+的選擇性較高。1.質(zhì)膜擴散信號1986年,Putney研究腮腺腺泡細(xì)胞胞內(nèi)鈣庫Ca2+釋放、外鈣內(nèi)流和鈣庫重載之間的關(guān)系時,首次提出了SOCE假說。信號從胞內(nèi)鈣庫向質(zhì)膜的傳遞存在兩種基本的機制:擴散信號機制和胞內(nèi)鈣庫與質(zhì)膜通道的蛋白構(gòu)象偶聯(lián)機制。也有文獻報道,信號激活可能是通過囊泡分泌由鈣庫傳向質(zhì)膜的。有研究發(fā)現(xiàn),Ca2+首先通過質(zhì)膜進入胞質(zhì),在鈣庫與通道之間并沒有明顯的連接,由此提出了擴散信號假說,其中涉及到擴散信使或鈣內(nèi)流因子(calcium-influxfactor,CIF)的作用,當(dāng)鈣庫排空時,它從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放,并激活質(zhì)膜上的SOCC。CIF的概念首先由Takemura提出,并由Randriamampita和Tsien第一次在類胡蘿卜素作用的T淋巴細(xì)胞細(xì)胞中分離。胞內(nèi)鈣庫與質(zhì)膜通道的蛋白構(gòu)象偶聯(lián)機制首先由Irvine引入,后來經(jīng)Berridge進一步解釋為:當(dāng)胞內(nèi)鈣庫排空時,由IP3信號機制調(diào)節(jié)細(xì)胞Ca2+內(nèi)流,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)IP3受體與質(zhì)膜上的通道存在直接作用,這與骨骼肌中的興奮-收縮偶聯(lián)機制是相似的。2.作分子和基因型微生物過去對SOCC組成蛋白的研究重點一直在TRP超家族上。最近,在RNA干擾技術(shù)的基礎(chǔ)上,確定了SOCE的兩個組成分子:STIM1(Stromalinteractionmolecule1,基質(zhì)相互作用因子1)和Orai1。哺乳動物有兩個STIM蛋白:STIM1和STIM2;三個Orai蛋白:Orai1、Orai2和Orai3,普遍表達(dá)于不同的細(xì)胞類型。以下主要對SOCC中較新發(fā)現(xiàn)的STIM和Orai及其它們之間的相互作用進行概述。2.1stim蛋白2.1.1stim1及其缺失STIM1是一種主要定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的Ⅰ型跨膜蛋白,含有多個不連續(xù)的結(jié)構(gòu)域,包括N端信號肽、EF-hand結(jié)構(gòu)域、SAM結(jié)構(gòu)域,單次跨膜片段,C端螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域和S/P結(jié)構(gòu)域等。2005年,Roos等在果蠅S2細(xì)胞中運用高通量的RNA干擾技術(shù),對參與SOCE的170個靶基因進行篩選,首次明確STIM1是SOCE的重要成員;在JurkatT細(xì)胞中的研究發(fā)現(xiàn),將STIM1基因敲除,會大幅降低CRACC的活性。Liou等在Hela細(xì)胞中對2304個靶基因進行研究,結(jié)果也顯示STIM1是SOCE的重要蛋白。STIM1被認(rèn)為是胞內(nèi)鈣庫Ca2+的“傳感器”,Ca2+敏感區(qū)是ER腔內(nèi)的EF-hand結(jié)構(gòu)。EF-hand結(jié)構(gòu)域的基因突變,可能會降低其與Ca2+的親和力,使STIM1對未排空的鈣庫敏感,導(dǎo)致SOCC非鈣庫調(diào)控的激活。STIM1的精確定位對于研究它在SOCE過程中的作用是至關(guān)重要的。目前主要存在三種假說:第一種假說認(rèn)為,隨著鈣庫的排空,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的STIM1與質(zhì)膜上的STIM1相互結(jié)合,這種假說要求質(zhì)膜上也存在STIM1,且它對CRACC的激活是必需的;第二種假說認(rèn)為,鈣庫排空之前,大部分STIM1定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,鈣庫排空后,STIM1設(shè)法移向并插入質(zhì)膜。隨著研究的不斷深入,普遍認(rèn)為STIM1僅定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,隨鈣庫排空,STIM1會聚集并形成“斑”狀結(jié)構(gòu)移近細(xì)胞表面,但不插入質(zhì)膜。有實驗室已證明,盡管質(zhì)膜STIM1可能會存在,但在激活SOCE過程中并不是必需的。另外在肝細(xì)胞中的研究顯示,當(dāng)鈣庫排空后,STIM1的聚集會促進它的移位。這些研究都為STIM1作為SOCECa2+的“傳感器”提供了強有力的證據(jù)。2.1.2stim2的表達(dá)對socc酶活性的影響STIM2也是一個Ⅰ型跨膜蛋白,含有833個氨基酸,與STIM1在多方面存在同源性,但它在調(diào)控Ca2+內(nèi)流方面與STIM1的作用不同。在HEK293細(xì)胞中的研究發(fā)現(xiàn),STIM2的表達(dá)幾乎完全抑制SOCE;在A7rR5等細(xì)胞中,STIM2的表達(dá)也對SOCC的激活有很強的抑制作用。Brandman等的研究顯示,STIM2是胞質(zhì)Ca2+基底濃度的調(diào)節(jié)子,對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+濃度的降低有一定的緩沖作用。2.2或亞洲蛋白質(zhì)2.2.1glns129dOrai1是定位于質(zhì)膜上的四次跨膜蛋白。對Orai1的突變研究顯示,人類Orai1106位的Glu若突變?yōu)锳rg(E106A),會產(chǎn)生一個無功能性通道;但若突變?yōu)锳sp(E106D),則會產(chǎn)生一個功能性通道,并且對Ca2+的選擇性也降低;若190位的Glu突變?yōu)锳sp甚至是Arg,對于通道功能沒有影響;但若突變?yōu)镚ln(E190Q)就會降低其對Ca2+的選擇性。這個位點Glu的完全缺失對Ca2+的選擇性沒有影響,但是突變?yōu)镚ln后可能會改變通道的二級或三級結(jié)構(gòu),使其不再作為通道孔隙Ca2+結(jié)合位點的一部分。所有這些結(jié)果顯示,Orai1是SOCC孔隙形成的重要亞基。Mignen等提出功能性CRACC孔隙是由Orai1四聚物形成的,所以對Orai1進行生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)的研究是必需的。2.2.2功效順位or教學(xué)哺乳動物細(xì)胞中還存在兩種Orai1的同源蛋白:Orai2、Orai3。Mercer等人在HEK293細(xì)胞中對Orai異常表達(dá)的研究證明,所有的Orai蛋白都能加大SOCE,功效依次是Orai1>Orai2>Orai3;且Orai3有能力補救Orai1敲除對細(xì)胞產(chǎn)生的影響。Dehaven等的研究顯示,Orai1、Orai2、Orai3通道都能被胞外Ca2+抑制,且Orai3通道對鈣庫排空過程有一定的抑制作用。Vig等報道,在新生小鼠胸腺和脾臟淋巴區(qū)域未能檢測到Orai1,且野生型小鼠胸腺和T細(xì)胞中Orai2mRNA表達(dá)水平高于Orai1和Orai3。對小鼠Orai2異構(gòu)體與STIM1共表達(dá)的研究說明,Orai2形成CRACC的能力依賴于細(xì)胞類型和Orai與STIM在細(xì)胞中的表達(dá)水平。2.3其他輔助蛋白的作用SOCE信號通路由Ca2+“感受器”STIM1開始,并且在組成通道的部分或全部Orai1激活時達(dá)到頂點。大多數(shù)研究認(rèn)為,STIM1聚合形成“斑”狀結(jié)構(gòu)并向質(zhì)膜靠近,直接與Orai1通道相互作用。Yermomin等報道果蠅的Orai1與STIM1能夠產(chǎn)生免疫共沉淀,并且它們之間的這種連接會因為鈣庫的排空而增加;而Feske等卻沒有發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。Luik和Xu等的工作也明確指出,STIM1和Orai1之間的聯(lián)系發(fā)生在非常短的距離內(nèi),Orai1在STIM1“斑”形成位點聚集,并且Ca2+內(nèi)流也受這些膜位點的限制。Li等的研究證明,STIM1C末端的卷曲螺旋對其聚合是必需的,Orai1C末端對其與STIM1的作用也是必需的。胞內(nèi)鈣庫信號傳向質(zhì)膜通道時也不排除STIM1與Orai1的作用存在第二信使的參與,如CIF等。Wu等估計STIM1定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與質(zhì)膜相距10-25nm的連接區(qū)域,而Balla等進行的研究顯示,Orai1突出胞質(zhì)的部分大約在8-9nm～12-14nm,而STIM1胞質(zhì)區(qū)域的部分約為4～6nm,推測在SOCC激活過程中有其它輔助蛋白的參與,這些蛋白極有可能在STIM1-Orai1相互作用中起到媒介物的作用。CIF可能是以一種類似于神經(jīng)遞質(zhì)的方式發(fā)揮作用,并且當(dāng)鈣庫排空或充盈時,那些合成和水解CIF的循環(huán)體或酶類可能是通道蛋白復(fù)合體的一部分,定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜緊密連接的區(qū)域。下圖概括了STIM1與Orai1的結(jié)構(gòu)及其可能的偶聯(lián)機制。3.soce蛋白分子SOCE途徑是哺乳動物細(xì)胞調(diào)節(jié)Ca2+內(nèi)流的最普遍的方式之一,它不僅對胞內(nèi)鈣庫的補充至關(guān)重要,在淋巴細(xì)胞激活和細(xì)胞增殖等重要生理過