STIM和Orai在钙库操纵的钙内流途径及心脑血管疾病中的作用

钙库操纵的钙内流(SOCE)是调节钙离子(Ca2+)内流进入细胞最普遍的一种途径,它的通道称为钙库操纵的钙内流通道(SOC)。SOC存在于大多数非兴奋细胞和部分兴奋细胞上,近年来确定,STIM和Orai是组成SOC的两种主要蛋白质。本文就近年来对SOCE途径的机制,STIM和Orai不同亚型的结构、功能及在心脑血管疾病中的作用作一综述。     

STIM／SOCE通路参与细胞功能调控的研究进展

钙库操作性钙离子通道（store-operated calcium entry,SOCE）是介导胞外Ca^2＋进入细胞内的重要通道之一,其核心蛋白由位于内质网上的基质相互作用分子（stromalinteractionmolecule,STIM）和位于细胞膜上的Orai蛋白构成。目前研究发现,STIM蛋白存在STIM1和STIM2两种亚型,其主要功能略有不同。当内质网内钙库中Ca^2＋消耗之后,STIM蛋白通过其特殊的结构能够感受内质网内钙库中Ca^2＋浓度的变化,发生快速的转位和聚合化等激活反应,与质膜上的Orai蛋白偶联。实现SOCE通路的功能开放,引起Ca^2＋内流。当钙库中Ca^2＋得到补充之后,STIM蛋白与Orai蛋白缓慢解离即失活,通路关闭。目前对STIM蛋白结构的研究提示,通过其激活和失活机制不仅能够参与调节SOCE通路的开放与关闭,也参与对细胞内重要的细胞增殖、分化等功能活动调控。STIM蛋白可能成为治疗多种疾病的潜在的新靶点。     

STIM1在肿瘤发生及转移中的研究进展

基质互作分子1 (stromal interaction molecule 1,STIM1)是细胞钙库操纵性钙内流(store-operated calcium entry,SOCE)通路的关键成员，它定位在内质网膜上，并在多种肿瘤细胞中高表达。异常表达的STIM1能够通过影响侵袭伪足(invadopodia)形成、干扰血管生成、介导炎症反应、改变细胞骨架和细胞动力等方式促进肿瘤发生及转移，然而其具体的调控作用机制仍未完全阐明。本文综述了目前STIM1在不同肿瘤发生及转移中的最新研究进展，总结并探讨了其在肿瘤发生及转移中的调控机制，为将来在肿瘤领域对STIM1的深入研究提供借鉴和参考。     

Janus激酶3通过影响钙池操纵性钙通道促进乳腺癌细胞的迁移

本研旨在探讨Janus激酶3 (JAK3)对乳腺癌细胞迁移能力的影响以及其作用机制。利用si RNA (si JAK3)沉默乳腺癌MCF-7细胞JAK3的表达,用划痕实验检测细胞迁移能力,用荧光钙成像技术检测钙池操纵性钙通道(store-operatedcalcium channel,SOCC)活性,用Westernblot和RT-PCR检测钙池操纵性钙内流(store-operatedcalciumentry,SOCE)过程中的重要分子Orai1和STIM1表达水平。结果显示,SOCC抑制剂2-APB对MCF-7细胞的迁移能力有抑制作用。si JAK3转染可显著抑制MCF-7细胞的迁移能力,降低SOCC活性,下调Orai1和STIM1的m RNA和蛋白表达水平。在JAK3沉默细胞中过表达Orai1或STIM1,可使MCF-7细胞迁移力恢复。上述结果提示,JAK3通过影响SOCC促进乳腺癌细胞的迁移。     

Janus激酶3通过影响钙池操纵性钙通道促进乳腺癌细胞的迁移北大核心CSCD

本研旨在探讨Janus激酶3 (JAK3)对乳腺癌细胞迁移能力的影响以及其作用机制。利用si RNA (si JAK3)沉默乳腺癌MCF-7细胞JAK3的表达,用划痕实验检测细胞迁移能力,用荧光钙成像技术检测钙池操纵性钙通道(store-operatedcalcium channel,SOCC)活性,用Westernblot和RT-PCR检测钙池操纵性钙内流(store-operatedcalciumentry,SOCE)过程中的重要分子Orai1和STIM1表达水平。结果显示,SOCC抑制剂2-APB对MCF-7细胞的迁移能力有抑制作用。si JAK3转染可显著抑制MCF-7细胞的迁移能力,降低SOCC活性,下调Orai1和STIM1的m RNA和蛋白表达水平。在JAK3沉默细胞中过表达Orai1或STIM1,可使MCF-7细胞迁移力恢复。上述结果提示,JAK3通过影响SOCC促进乳腺癌细胞的迁移。     

内质网钙池操控钙内流研究进展

细胞内的内质网钙库清空所引发的钙内流是细胞钙信号的重要组成,介导胞外钙离子进入细胞内,并参与细胞内一系列广泛的生理过程。该过程主要由内质网上的钙离子感受器STIM蛋白和细胞膜上的Orai钙离子通道的所介导的。对钙库操控性钙内流的研究进展进行了讨论,并展望了未来的研究方向,以期为相关研究提供参考。     

肌肉细胞内质网-质膜互作与CRAC信号通路

细胞通过内质网(endoplasmic reticulum,ER)-质膜(plasma membrane,PM)之间的膜接触点(简称为ER-PM连接区)进行脂类传递和钙信号转导.该连接区占据神经元胞体处质膜表面积的12％,且是肌肉细胞兴奋-收缩偶联所必须的.当前对神经元中该区的动态特征及生物学功能还所知甚少,对兴奋性细...     

内质网上的蛋白质RCN2与STIM1-Orai1复合体相互作用

膜蛋白质Orail组成了一类被称为钙释放激活钙通道（CRAC）的离子通道,并且由相互作用的蛋白质STIM1作为其在内质网上的钙感受器．但是这类通道的调节机制还未研究透彻．通过串连亲和纯化STIM1-Orai1复合体,发现与之相互作用的内质网蛋白质RCN2．共聚焦显微术显示RCN2与STIM1在钙库排空前后完全共定位．对RCN2的EFhands结构突变体所作单细胞测钙,结果显示其对钙库操控通道电流特性有微弱影响．全内反射荧光显微术显示,RCN2以花环状围绕包围STIM1聚集堆,这提示RCN2在STIM1聚集中起到一种结构约束作用．     

内质网-细胞膜连接对细胞内钙稳态的影响及其在心血管疾病中的意义

钙超载是心血管疾病发生的重要机制之一。内质网(endoplasmic reticulum,ER)是调控细胞内钙、维持钙稳态的重要细胞器,它通过钙摄取、钙存储以及钙转运这三种方式对细胞内钙进行调控,其中,ER相关的钙转运是钙信号传递的中心环节。ER通过其特殊的结构广泛分布于细胞内,其膜上具有众多的连接位点,新近的研究报道这些连接位点可与细胞膜(plasma membrane,PM)和细胞器膜(例如线粒体、溶酶体、高尔基体等)形成连接,进而实现钙离子的转运。本文对内质网-细胞膜连接(endoplasmic reticulum-plasma membrane junctions,ER-PM连接)及相关心血管疾病病理、生理学过程的研究进展作一综述,为防治心血管疾病提供理论依据。     

白念珠菌内质网-质膜连接蛋白Ist2对内质网压力应答的调控作用

内质网-质膜连接是真核细胞一种新型的膜连接体系,介导内质网与质膜之间紧密的物质与信息交换.在条件致病真菌白念珠菌(Candida albicans)中,尚未明确内质网-质膜连接蛋白的种类与功能.本研究通过荧光定位观察发现, Ist2能够与白念珠菌内质网-质膜连接共定位,其缺失导致内质网-质膜连接程度明显减弱,表明该蛋白是白念珠菌一种关键的内质网-质膜连接蛋白.通过生长曲线测定、非折叠蛋白应答(unfolded protein response,UPR)报告体系荧光检测以及胞质钙含量测定发现,在衣霉素(tunicamycin, TN)造成的内质网压力条件下, IST2缺失菌株ist2Δ/Δ生长量明显增加, UPR报告基因PRB1的表达量下降,胞质钙含量降低.进一步采用钙离子螯合剂乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)与TN共处理发现, EGTA能够消除ist2Δ/Δ与野生型菌株之间内质网压力耐受性的差异.因此, Ist2作为白念珠菌的内质网-质膜连接蛋白,介导内质网压力条件下胞质钙浓度的增加,造成细胞内质网压力耐受性降低,是白念珠菌内质网压力应答的负调控因子.本研究丰富了对真菌内质网-质膜连接结构与功能的认识,为新型抗真菌药物靶点的开发提供了重要依据.     

PERK介导细胞应激反应的分子机制研究进展

内质网应激是未折叠蛋白质在内质网腔内的过量堆积和钙浓度失衡的一种应激反应,不仅参与细胞稳态的维持,而且在调节多种细胞应激反应方面具有重要意义。蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)是介导内质网应激的三大关键信号分子之一,在细胞应激反应中具有明确和重要的调控作用。本文就PERK对基因毒应激、代谢应激和炎性应激的调节和分子机制做简要综述。     

线粒体相关内质网膜(MAM)钙转运及调节蛋白介导线粒体钙稳态

内质网和线粒体作为细胞内重要的钙池,维持细胞内钙离子稳态。近年来发现,线粒体与内质网之间存在物理偶联,称为线粒体相关内质网膜(mitchondria associated endoplasmic reticulum membrane,MAM)。最近发现,MAM中存在许多钙转运与调节蛋白,它们对内质网与线粒体之间的钙离子交流进行精密调节,维持细胞功能与生存。该文综述了国内外近年来MAM介导的钙离子信号转导的研究进展,重点阐述MAM中钙离子相关蛋白质在维持线粒体钙稳态中的作用与机制。     

钙释放激活钙通道研究进展

库操纵的钙(Store Operated Calcium,SOC)进入参与许多重要Ca2+信号生理过程,如细胞分化和凋亡虽然SOC的许多生物物理特性被表述,但研究最清楚的是钙释放激活的钙(Ca2+ release-activated Ca2+,CRAC)通道.最近通过RNA干扰技术在果蝇和哺乳动物细胞上鉴定出CRAC通道的两个组成蛋白STIM1和Orail细胞静息时,STIM1均匀分布在内质网膜(ER)上.一当钙库耗竭,ER上STIM1会聚集迁移到细胞膜下,相比而言,Orail是一个形成CRAC通道孔的四次跨膜蛋白.有报道说STIM1作为ER上一个Ca2+感受器向细胞膜传导钙库耗竭信号.虽然钙库耗竭激活CRAC通道的过程在最近的研究中被定量描述为四个步骤,但还有很多细节仍然不清楚.如STIM1是如何感受钙库耗竭而导致其发生聚集的不清楚,又如STIM1是如何定位到细胞膜下又如何传导信息的不清楚,STIM1和Orai1直接到底是如何相互作用的等都有待进一步的研究.本文对CRAC通道的研究历史和最新进展进行了讨论.     

小凹蛋白-1下调人脐静脉内皮细胞外钙敏感受体介导的钙内流

为了探讨小凹蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)在人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)细胞外钙敏感受体(extracellular Ca2+-sensing receptor,CaR)介导Ca2+内流中的作用,本实验研究了细胞膜穴样凹陷(caveolae)结构破坏剂Filipin或Cav-1基因沉默后对CaR介导Ca2+内流的影响。Fura-2/AM负载检测细胞内Ca2+浓度(intracellular Ca2+ concentration,[Ca2+]i)。结果显示,HUVECs中CaR对不同浓度细胞外Ca2+刺激无反应。无论细胞外为零钙液或含钙液时,精胺(Spermine,2mmol/L)刺激CaR时均引起[Ca2+]i升高(P<0.05),其中细胞外液为含钙液时,[Ca2+]i升高较细胞外为零钙液时更明显(P<0.05),CaR的负性变构调节剂Calhex231(1μmol/L)均可完全阻断Spermine刺激引起的[Ca2+]i升高(P<0.05);相反,Spermine升高[Ca2+]i作用可被Filipin(1.5μ...     

分子伴侣与病毒糖蛋白

分子伴侣 (ｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｐｅｒｏｎｅ)的概念由Ｌａｓｋｙ于 1978年首先提出[1] ,真核细胞内质网中的分子伴侣是由多种蛋白质组成 ,它们可以介导新合成蛋白质的正确折叠与装配 ,并在真核生物的细胞中广泛存在。细胞内蛋白质的折叠是一个复杂的、易于出错的过程 ,细胞内质量控制系统 (ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓ ｔｅｍ)等机制能确保新合成的蛋白在适当位置折叠以获得正确的结构。内质网中新合成可溶性的膜连接蛋白时 ,寡聚多糖则以共价键连接到这一初生态多肽链的天门冬酰胺残基上[2 ] 。分子伴侣 ,如膜蛋白钙结合素 (…     

内质网与阿尔采末病

内质网是调节蛋白质合成与运输,细胞应激反应和胞内钙水平的细胞器,阿尔采末病（Alzheimer‘s disease,AD)等神经疾病与内质网功能受损有关。内质网是生成β-淀粉样肽（Aβ1－42／43）的主要场所,早老素也位于内质网上,突变早老素影响了β－淀粉样肽前体蛋白（APP）加工并导致Aβ1－42／43生成增加,此过程与钙稳态失调有关,Aβ毒性与内质网上半胱天冬酶－12介导的内质网特异性凋亡途径有关,进一步研究内质网对阐明AD的发病机制很重要。     

H_2O_2通过钙稳态失调诱导小鼠胚胎肝细胞凋亡

该文研究了体外培养肝细胞内钙离子浓度改变对细胞存活率、凋亡和增殖的影响。建立了H2O2诱导小鼠胚胎肝细胞损伤模型,CCK-8检测细胞存活率,Fura-2/AM负载检测细胞内[Ca2+]i;免疫荧光和Western blot分别检测STIM1和Orai1在细胞内的定位和含量;流式细胞术检测细胞凋亡;Brdu掺入检测细胞增殖。结果显示,H2O2刺激后细胞存活率降低为对照组的73%,凋亡细胞比例增加,增殖细胞数目显著减少,细胞内[Ca2+]i升高,STIM1和Orai1蛋白质水平增加,且STIM1可与Orai1蛋白质共定位。2-APB预处理组可以降低细胞内[Ca2+]i,减少STIM1和Orai1蛋白质表达水平,抑制STIM1和Orai1蛋白质的相互作用。结果表明,H2O2可通过影响细胞内钙离子稳态导致细胞凋亡。     

肾上腺髓质素降低培养海马神经元胞内游离钙离子浓度

经荧光探针Fluo 3-AM标记细胞内游离钙后,用激光共聚焦显微镜检测肾上腺髓质素(adrenomedullin,ADM)对原代培养大鼠海马神经元内游离钙浓度([Ca^2 ]1)的影响。实验结果如下：(1)ADM(0．01-1．0μmol／L)浓度依赖性地降低细胞内钙浓度。(2)降钙素基因相关肽受体阻断剂(calcitonin gene-related peptide,CGRP8-37)预处理可部分抑制ADM的效应。(3)ADM可显著抑制高钾引起的[Ca^2 ]1增加。(4)ADM可显著抑制三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-trisphosphate,IP3)引起的内钙释放,而对兰尼定(ryanodine)引起的内钙释放无显著影响。以上结果提示,ADM降低培养海马神经元内游离钙浓度,此作用与其抑制IP,引起的内钙释放有关,ADM对静息状态下的Ca^2 内流无影响,但可显著抑制高钾引起的Ca^2 内流,CGRP受体介导了ADM的上述效应。     

OSCA/TMEM63家族离子通道的研究进展

高渗促钙内流蛋白(hyperosmolality-induced [Ca2+]iincrease,OSCA)/跨膜蛋白63 (transmembrane protein 63,TMEM63)家族蛋白是一类多次跨膜蛋白质,它们在真核细胞中有广泛分布.研究表明拟南芥中OSCA1.1蛋白介导了高渗刺激的钙离子内流.进一步研究发现OSCA1.1及其同源蛋白质是机械力敏感的离子通道.高分辨率冷冻电镜结构显示OSCA蛋白是对称的二聚体,每个亚基含有一个离子可通透的孔道.本文将从OSCA通道的功能、结构以及结构与功能的关系几方面介绍该领域的研究进展.     

SOCE通路调控的钙超载与急性胰腺炎研究进展

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)作为临床常见的急腹症,以胰蛋白酶过度激活引发的腺泡细胞及周围组织自身消化为主要特征。大量证据表明,持续钙超载导致腺泡细胞坏死及过度凋亡是AP的重要发病环节。钙库操纵的Ca~(2+)通道(store-operated calcium entry, SOCE)是引起包括胰腺腺泡细胞在内的非兴奋细胞钙超载的关键,而钙释放激活钙通道蛋白Orai作为SOCE信号通路的核心分子调节钙通道的开放状态。新近的研究证实,SOCE通路在调控胰腺腺泡细胞钙超载上发挥重要作用。该文拟对SOCE调控钙超载参与AP的研究进展做一综述。