Ca2+对骨骼肌钙释放通道的调节

钙释放通道（calcium release channel）又称Ryanodine受体（RyR）,是细胞内质网膜上介导细胞内钙信号转导的离子通道。RyR1在骨骼肌细胞的兴奋-收缩偶联过程中起重要作用,是肌质网快速释放Ca^2＋的通道。许多调节因素,如一些内源性蛋白（FK结合蛋白、钙调素、钙结合蛋白）和一些离子（Ca^2＋、Mg^2＋）,通过不同的作用位点与RyR1结合,调控RyR1的结构与功能。研究表明,Ca^2＋是众多调节RyR1因素中的核心成分和前提条件,其对RyR1的结构与功能有重要的调控作用。     

Ryanodine受体相关的肌肉疾病及其研究进展

Ryanodine受体(ryanodine receptor,RyR)是位于细胞内肌质网(sarcoplasmic reticulum,SR)膜上的钙释放通道,是骨骼肌和心肌细胞兴奋-收缩偶联过程中的关键蛋白。RyR结构和功能的改变,往往导致肌细胞兴奋-收缩的解偶联,从而引发一些相关的肌肉疾病。目前的研究肯定这些疾病的发病机制都与RyR密切相关,本文就此方面的最新研究进展进行综述,为预防和治疗这些疾病提供理论依据。     

RyR反义寡核苷酸对气道平滑肌细胞增殖及细胞内钙离子浓度的影响

目的:观察RyR(Ryanodme受体)反义寡核苷酸(ASODN)对大鼠ASMCs(airway smooth muscle cells,气道平滑肌细胞)增殖的抑制作用及对细胞内钙离子浓度的影响.方法:采用胶原酶消化法培养大鼠ASMCs,利用LipofectamineTM2000将正义、反义RyR寡核苷酸导入大鼠ASMCs,MTS/PES法检测不同寡核苷酸对大鼠ASMCs增殖的抑制作用,RT-PCR检测大鼠ASMCs中RyR的mRNA表达,流式细胞仪测定不同寡核苷酸对细胞内钙离子浓度的影响.结果:RyR反义寡核苷酸可抑制大鼠ASMCs的增殖,降低其RyR受体mRNA的表达,并能降低兴奋后的细胞内钙离子浓度的升高.结论:RyR反义寡核苷酸可能通过降低兴奋后的细胞内钙离子浓度来抑制大鼠ASMCs的增殖.     

气道平滑肌细胞Ryanodine受体亚型mRNA的表达及其在哮喘中的变化

目的:测定正常大鼠气道平滑肌细胞(ASMCs)中Ryanodine受体(Ryanodine receptor RyR)各亚型mRNA的表达以及在哮喘中的变化.方法:采用胶原酶消化法培养大鼠ASMCs,RT-PCR测定受体各亚型mRNA的表达.卵蛋白致敏并激发大鼠制备慢性哮喘模型,RT-PCR测定各受体mRNA表达水平的变化.结果:大鼠ASMCs中可见RyR1、RyR2和RyR3三种RyR亚型mRNA共表达,扩增片段测序结果与GenBank中登录的大鼠RyR1-3序列完全一致.制备的慢性哮喘模型中,病理切片显示平滑肌层及黏膜层明显增厚,RyR1的表达较对照组有明显的上调P＜0.05.结论:大鼠气道平滑肌细胞中RyR三种亚型共表达,提示存在着复杂的细胞内钙调节机制;并且RyR1在慢性哮喘的发生过程中可能起了一定的作用.     

FK-506结合蛋白对钙释放通道的调控

细胞内自由钙作为一种重要的细胞信使广泛地参与细胞生理功能调控.胞内钙库(内质网系和肌浆网系)对调节细胞内自由钙水平起着重要的作用.钙库膜上的钙释放通道(ryanodine受体和三磷酸肌醇受体)受许多因素调控,其中之一就是新近研究得相当多的FK506结合蛋白.免疫抑制剂FK506能特异地结合钙库上一种分子质量为12 ku左右的蛋白,这种FK506结合蛋白与钙释放通道形成一种紧密连接的复合体,在正常生理情况下对钙释放通道起着十分重要的调控作用.     

可溶性耐药相关钙结合蛋白

可溶性耐药相关钙结合蛋白(sorcin)是一个21.6 kD的胞浆蛋白,具有典型的EF手臂(EF-hand)钙结合位点, 广泛存在于多种组织中,在心肌细胞中含量最丰富.Sorcin可与肌浆网钙离子通道RyR相互作用影响心肌细胞兴奋——收缩偶联.另一方面,sorcin在肿瘤耐药细胞中大量表达,它可以与细胞中钙离子结合,引起细胞内游离钙离子浓度下降,然后导致钙离子所介导的磷酸酶活性降低,使得具有排药功能的P-gp糖蛋白磷酸化水平下降,最终导致耐药.一旦明确引发和维持细胞耐药的作用机制,就可为克服肿瘤耐药提供新的靶点.同时随着RyR活性抑制作用研究的深入,有望通过sorcin转基因技术治疗心力衰竭.本文主要对sorcin的结构特点和生物学特性进行综述,并初步分析其耐药机制.     

调控剂的电子传递性质对骨骼肌型钙释放通道的调控效应研究

肌质网(sarcoplasmic reticulum,SR)中的钙释放通道利阿诺定受体(ryanodine receptor,RyR)是调控胞浆钙离子浓度的重要蛋白,其活性受多种调控剂影响．调控剂的不同电子传递性质可能作用于RyR的功能性巯基,进而影响其门控状态．了解具有不同电子传递性质的调控剂影响钙通道的作用机制具有重要意义．本研究采用光子相关光谱法(PCS)、CPM(7-二乙 基-3-(4′-马来酰亚胺苯基)4-甲基香豆素)荧光标记法及[³H]-ryanodine结合等实验,分别检测多种调控剂对RyR1的蛋白及复合体粒度分布、自由巯基量及对通道状态的影响,利用光漂白法检测各调控剂的电子传递性质．结果显示,激活剂和巯基氧化剂具有类似电子受体的性质并产生相似作用,即自由蛋白粒度增加,自由巯基量减少,具有激活通道作用;抑制剂和巯基还原剂则具有类似电子供体的性质,作用效果相反．     

不同频率慢性电刺激膈神经对兔膈肌骨骼肌型二氢吡啶受体α1亚单位、ryanodine受体mRNA和蛋白表达的影响

测定不同频率慢性电刺激(chronic electrical stimulation,CES)膈神经5周后对兔膈肌钙释放单位中骨骼肌型二氢吡啶受体(DHPR)α1亚单位和ryanodine受体(RyRs)的mRNA和蛋白表达水平的影响,探讨CES后兔膈肌钙释放单位结构组成的变化和可能的临床应用价值.封闭群日本大耳白兔30只,随机分为正常对照组、10、20、50和100Hz,每组6只;以10和20 Hz为慢性低频电刺激组,50和100Hz为慢性高频电刺激组.CES参数为波宽0.2 ms 3～6个波/次,45次/min,电压10～20 V.刺激时间2×2 h/日,每周刺激6 d,连续刺激5周.分别采用RT-PCR和免疫组织化学法测定兔膈肌骨骼肌型DHPRα1-亚单位和RyR1、RyR2和RyR3的mRNA和蛋白表达.结果显示与对照组比较,慢性低频电刺激10和20 Hz组骨骼肌型DHPRα1、RyR的mRNA和蛋白表达明显降低(P＜0.01),有低度的RyR,mRNA的表达出现;慢性高频电刺激50和100Hz组骨骼肌型DHPRα1、RyR1的mRNA和蛋白表达明显升高(P＜0.01),未检测到RyR2mRNA的阳性表达.本实验提示慢性低频电刺激膈神经5周后,膈肌质膜上DHPR与RyRs之间的信号转导方式已从变构耦联为主转变为以Ca2+诱导Ca2+释放耦联为主.     

不同功能状态的兔骨骼肌ryanodine受体的原子力显微镜研究

用原子力显微镜观察了外源性磷脂对兔骨骼肌ryanodine受体/钙释放通道(RyR1)结构的影响, 并且测定了有外源性磷脂的RyR1在不同功能状态时高度与弹性的变化. 结果表明: 有外源性磷脂的RyR1能更好地保持其完整的结构; AMP和Ca²⁺共同作用使其Young模量值增加, 而表观高度不变. 但是, 当用其他激动剂或抑制剂作用时, RyR1高度和Young模量值没有显著变化.     

层粘连蛋白对晚G1期人胃癌BGC-823细胞生长的促进作用

为研究层粘连蛋白（laminin,LN）促进肿瘤细胞生长作用,采用脉冲标记计数有丝分裂百分率(percentage labeling mitosis,PLM)法测得体外培养人胃癌 (BGC 823) 细胞周期时间为41 h,其中G1期时间为24.5 h. 分裂细胞脱离法获取分裂期细胞,继续培养23 h,在细胞运行进入G1晚期时,将其置于LN 0、0.11、0.55、1.10 μmol/L基质上孵育4 h; 细胞荧光光度计检测晚G1期细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量. 结果显示,LN与其膜上受体结合后引起细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量增加,尤以在0.55 μmol/L LN作用显著（P<0. 001）.蛋白质免疫印迹分析证明,cPKC α呈现表达,提示 LN与其受体结合可增强其细胞cPKC-α的活性;分析G1期细胞周期蛋白E(cyclinE)、细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2表达水平,呈现逐渐增强的趋势; LN可诱导c-Myc蛋白呈现高表达,提示 LN与其受体结合增强与细胞增殖密切相关的基因表达;在LN作用前后的BGC 823细胞均未检测到Bax蛋白表达.结果提示,在人胃癌 (BGC 823)细胞G1/S期交界处,层粘连蛋白与其膜上受体结合引起细胞内Ca2+浓度升高,诱导钙调蛋白的释放,其含量增加,增强蛋白激酶C的活化,导致细胞内DNA含量增加、G1/S期细胞周期蛋白与CDK表达增强、诱导原癌基因c-Myc呈持续表达状态,而凋亡基因Bax不表达.     

Ryanodine受体间相互作用及其与钙释放功能的关系

在真核生物和原核生物的生物膜上都存在由同种受体蛋白相互连接在一起形成的紧密二维排列。最近的模型计算表明这种排列方式可能是一种新型信号转导机制的结构基础,相邻受体可通过功能上的耦联优化信号处理性能。Ryanodine受体（ryanodine receptor,RyR）／钙释放通道通常在肌肉的肌浆网膜上形成二维晶格排列,该蛋白成为研究受体二维排列及其生理功能的一个很好的模型。本文综述了近几年在RyR相互作用及其二维排列工作模式和生理功能研究方面的进展,着重介绍了我们实验室利用新方法对RyR相互作用及其调控进行的研究工作。我们研究中发现了RyR功能状态对其相互作用的调控,本文对据此提出的RyR二维排列的“动态耦联模型”及其可能的生理功能进行了详细讨论。     

骨质疏松中破骨细胞活性与其RyR表达的关系研究

目的:研究骨质疏松病理状态下破骨细胞活性的变化与其线粒体表面RyR表达之间的关系。方法:构建骨质疏松SD大鼠模型,2周后取长管骨骨髓血提取破骨细胞,筛选出发育成熟细胞核大于3的破骨细胞,高速离心法分离细胞胞质Cytosol和细胞内质网SR,Western-Blot分析骨质疏松状态下OC表达RyR通道蛋白的变化;进一步用FlaxStation 3分析OC细胞[Ca2+]i释放;最后评测骨质疏松环境下OC细胞活性和骨吸收能力变化。结果:与对照组相比,骨质疏松实验组大鼠OC细胞内质网SR上RyR蛋白表达显著减少;,同时破骨细胞[Ca2+]i释放减少导致OC细胞活性骨吸收能力显著增加。结论:破骨细胞内RyR通过调控其细胞内钙释放程度对OC活性产生影响。     

RyR2突变致心律失常机制与转化医学

Ryanodine受体(RyR2)是位于心肌细胞肌浆网上的钙离子释放通道。作为心肌兴奋-收缩偶联的重要组成部分,RyR2功能紊乱在许多心脏疾病的发生和进展中发挥关键作用。儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(CPVT)与RyR2基因突变相关。现对RyR2致CPVT的分子病理生理机制以及相应的治疗策略进行综述。这些新的治疗策略不仅适用于CPVT,也必将推动其他获得性钙调节紊乱相关性心脏病的研究。     

钙离子:进入细胞浆的途径与血管平滑肌收缩机制

血管平滑肌收缩所需的钙离子源于细胞外流入和细胞内释放。钙流入途径主要有膜电位依赖式和与受体耦联的钙通道。释放钙离子机制受除极IP_3、cIP_3和钙离子作用而激发。进入细胞浆的钙离子与钙受体蛋白结合而引起收缩。血管平滑肌没有肌钙蛋白C,由钙调蛋白或Leiotonin C代之。钙调蛋白通过使肌球蛋白磷酸化;而Leiotonin C则通过直接激活肌动蛋白,引起血管收缩。     

阿诺碱受体及其亚型2调控因子研究进展

阿诺碱受体(RyR)是心肌细胞等可兴奋细胞中重要的Ca2+释放受体,在维持细胞的兴奋性和生理功能方面起重要作用.研究发现,RyR存在3个亚型,每个亚型都是由4个单体组成的四聚体,后者构成Ca2+释放通道.RyR的结构中有调控因子的结合位点,一些内源性调控因子可影响RyR的构型和Ca2+释放.结合作者的研究,就RyR的结构功能、RyR2的一些重要内源性调控因子及其调控机制做一简要综述.     

大鼠心肌肌浆网和核被膜ryanodine受体动力学特性的比较

目的 :观察大鼠心肌浆网 (sarcoplasmicreticulum ,SR)和核被膜 (nuclearenvelope ,NE)ryanodine受体 (RyR)与配体结合特点及其蛋白质磷酸化调节。方法 :采用差速和等密度梯度离心分离心肌SR和NE ,用放射受体分析法研究RyR的特征。结果 :NE上存在高亲和力RyR ,其最大结合 (Bmax)为SRRyR的 1.7% ,解离常数 (Kd)为SR的6 0 %。分别用PKA和PKC磷酸化后 ,SR上该受体的Bmax各增加 3.7和 1.2倍 ,而NE上的该受体Bmax各增加 2 .2和 3.1倍 ,Kd均无显著改变。结论 :NE上存在比SR密度低但亲和力高的RyR ,能被PKA和PKC激活 ,而且对PKC较PKA更敏感     

GPCR和CaCC信号传导中的钙信号网络

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)作为最大的一类人膜蛋白受体家族和最重要的药物靶标而倍受关注,其中钙离子在细胞内信号传导级联放大中起了关键的作用。阐述了GPCR和钙激活的氯离子通道蛋白(calcium-activated chloride channel,CaCC)中的钙信号网络与生理功能以及如何干扰阻断该网络,为药物设计和很多疾病的治疗提供了依据。     

兴奋-收缩偶联中DHPR与RyR的相互作用

兴奋-收缩偶联（E—C coupling）依赖纽胞膜二氢吡啶受体（DHPR）／L型电压门控Ca^2＋通道和肌浆网兰诺定受体（RyR）／Ca^2＋释放通道的相互作用。在骨骼肌细胞中,DHPR与RyRl在结构上二机械偶联,不依赖细胞外Ca^2＋即可激活RyRl;在心肌细胞中,去极化激活DHPR,细胞外Ca^2＋内流,内流的Ca^2＋通过钙诱导钙释放（CICR）机制激活RyR2。最近的研究表明,DHPR与RyR之间的信号转导通常是双向的。DHPR与RyR机械和化学的双向偶联机制调节这两种Ca^2＋通道的效率、精确度和活性。     

细胞外Ca2+对爪蟾脑片神经元微抑制性突触后电流的调制

应用盲法膜片钳全细胞记录技术,以爪蟾视顶盖神经元微抑制性突触后电流(miniature inhibitory postsyn-aptic currents,mIPSCs)为指标,观察了细胞外Ca^2 对爪蟾脑片神经元突触后mIPSC的调制。结果表明：用细胞外无钙或无钙含乙二醇双乙胺醚-N,N′-四乙酸(EGTA)(200nmol／L—2mmol／L)溶液灌流,均可使mIPSCs的发放频率降低;非特异性钙离子拮抗剂氯化铬(100μmol／L)也可使mIPSCs的频率降低;内质网钙泵抑制剂thapsigargin(TG)以及内质网ryanodine受体(RyR)激动剂ryanodine均可使mIPSCs频率升高,内质网RyR拮抗剂普鲁卡因则可降低mIPSCs的频率;磷脂酶C抑制剂U73122也可降低mIPSCs的频率,对三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate,IP3)水平有抑制作用的咖啡因亦可显著地降低mIPSCs,甚至完全抑制mIPSCs。从而表明：对突触前神经元及其末梢,细胞外钙离子可通过细胞膜上的钙通道进入细胞内,使细胞内钙浓度升高,突触前神经末梢释放出更多的神经递质。进而可能使突触后mIPSCs的频率增加;突触前细胞内钙储池上的Rya和IP3R均可介导钙从其中释放,并也可使突触前细胞内的钙离子浓度升高,进而可能使突触后mIPSCs的发放频率增加。     

钙调制素

近年来,Ca””对细胞功能的作用受到广泛的研究和重视,但其作用机制尚不很了解。对Ca~( )-结合蛋白的研究,为在分子水平上认识Ca~( )的作用提供了广阔的前景。钙调制素(calmodulin)是重要的钙结合蛋白之一,它像环核苷酸那样广泛地分布于各类真核细胞,并以Ca~( )受体的形式影响细胞的多种功能,是细胞内传递信息的另一种介体。本文重点综述钙调制素的生物学特性及其在细胞调节功能中的作用。