肌肉中钙蛋白酶-3的研究进展

钙蛋白酶(calpain/CAPN)是参与一系列生物活动的钙调节蛋白酶。在细胞内,calpain通过对底物限制性的水解来调节蛋白质的各种功能。钙蛋白酶-3(CAPN3),也称p94或calpain-3,是一种骨骼肌特异性的蛋白酶,具有其他calpain甚至是其它蛋白酶所不具有的特性:CAPN3能够快速、彻底地自动降解,并且可以通过分子内互补作用(intermolecular complementation, iMOC)重新获得活性;CAPN3是细胞内迄今为止唯一的依赖于Na+激活的酶等。此外,基因突变导致CAPN3蛋白缺失会引起肢带型肌营养不良2A症(limb-girdle muscular dystrophy type 2A, LGMD2A)。本文综述了CAPN3从发现到目前的研究进展,同时对该领域的研究趋势进行了讨论和展望。     

钙蛋白酶研究进展

钙蛋白酶(calpain)是一组保守的特异性依靠钙激活的中性半胱氨酸蛋白酶,在生物体内广泛表达。作为细胞内三大蛋白降解系统之一,calpain在细胞增殖、细胞骨架重构、细胞周期调控与凋亡、葡萄糖转运和细胞信号转导等的多种生理过程中发挥了关键作用。机体的许多疾病如神经退行性性疾病、肌萎缩症、糖尿病、白内障和肿瘤都与calpain相关。钙蛋白酶特异抑制剂或激活剂作为药物的研发是目前研究的焦点。本文主要综述了钙蛋白酶的结构与分布、活性调节以及相关疾病,为全面了解与研究钙蛋白酶提供基础理论参考。     

野猪CAPN7基因的克隆、表达和变异分析

钙蛋白酶是细胞质中主要的蛋白水解酶,在肌肉生长、蛋白转化及嫩化过程中发挥复杂的作用。本研究利用RT-PCR、生物信息学方法克隆野猪（Sus scrofa ussuricus）CAPN7 cDNA并进行序列分析,利用相对定量RT-PCR方法研究其组织表达情况和利用PCR-SSCP方法对其进行变异分析。结果表明,野猪CAPN7基因编码区全长2 442 bp,预期编码813个氨基酸残基,多肽链中存在着calpain家族的催化结构域和催化活性中心;野猪CAPN7不同程度地表达于所检测的12种组织中,在6、9月龄野家杂交猪肌肉组织中的相对表达量高于同一时期的大白猪肌肉组织;所检测到的3种基因型在野猪、民猪和杜洛克中的分布存在着极显著差异。本研究为进一步揭示calpain7的功能提供了分子生物学基础。     

Calpain对细胞骨架蛋白tau降解作用的研究(英文)

Calpain是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ calpain两型 .分别用不同浓度CaCl2 溶液孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用蛋白质印迹和定量图像分析技术检测不同亚型calpain对tau蛋白的降解作用 .研究发现 :在 3 7℃用 1mmol/LCa2 孵育底物 15min ,可见tau蛋白明显降解 ,并在分子质量为 2 9ku处出现tau蛋白降解片段 ;当Ca2 浓度为 5mmol/L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被calpain特异性抑制剂完全逆转 .进一步的研究发现 ,分别用 μ calpain抑制剂 (0 0 5μmol/Lcalpastatin) ,m calpain抑制剂 (10 0 μmol/LcalpaininhibitorⅣ )或总calpain抑制剂 (552 μmol/Lcalpeptin)与 1mmol/LCa2 共同孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,Ca2 激活的tau蛋白降解分别被抑制8 6% ,92 5%和 97 8% .结果表明一定浓度的Ca2 可同时激活 μ calpain和m calpain ,这两种亚型calpain均参与降解tau蛋白 ,但m calpain的作用比 μ calpain更强     

钙蛋白酶及其与疾病的关系

钙蛋白酶(calpain)是一族钙离子依赖性的、水解半胱氨酸的蛋白酶。病理状态下,钙离子浓度异常增高可激活钙蛋白酶,使其对多种细胞骨架和蛋白质水解酶产生降解作用。在肌肉营养不良、白内障和老年性痴呆症等疾病中钙蛋白酶的活性都异常增强。     

钙蛋白酶Ⅰ(CAPN1)基因多态性与鸡肉嫩度和屠体性状的相关研究

为了探讨CAPN1基因作为影响鸡肌肉嫩度候选基因的可能性, 寻找与鸡嫩度性状相关的分子标记, 对钙蛋白酶Ⅰ(CAPN1)基因的CDS区进行SNPs 检测, 分析不同基因型在5个优质肉鸡纯品系和3个配套系间分布规律。利用测序和单链构象多态(SSCP)的方法进行SNPs 检测和基因型的分析, 计算等位基因频率、各位点多态信息含量。结果发现2546位(位点A) 处发生点突变由C→T和3535位(位点B)处发生点突变由G→A。各位点的3 种基因型与肉鸡生产性状的最小二乘分析结果表明,各位点的各种基因型个体在肌纤维密度和部分屠体性状指标存在显著差异(P< 0.05)。初步推断CAPN1基因可能是影响鸡嫩度性状潜在的主效基因或与主效基因连锁, 并且这些位点具有成为分子标记的潜在可能。     

钙蛋白酶与心血管疾病的关系

钙蛋白酶(calpain)是一种依赖Ca2+激活的蛋白水解酶,属于半胱氨酸蛋白水解酶超家族成员。钙蛋白酶广泛分布于心血管系统,可被Ca2+激活,产生多种生物学效应,如降解心肌收缩蛋白、促进细胞凋亡、参与心血管重构等。近年,钙蛋白酶与心肌缺血再灌注损伤、血栓、房颤、动脉粥样硬化等心血管疾病的关系正受到越来越多的关注。     

钙蛋白酶介导模拟失重大鼠心肌肌钙蛋白抑制亚基的降解

本文旨在观察尾部悬吊模拟失重大鼠心肌钙蛋白酶(calpain)与钙蛋白酶抑素(calpastatin)表达的变化,以探讨心肌肌钙蛋白抑制亚基(cardiac troponin I,cTnI)降解的可能机制。采用尾部悬吊模拟失重大鼠模型,Western blotting技术观测心肌calpain-1、calpain-2与calpastatin的表达;PD150606抑制calpain活性,分析cTnI降解程度的变化。结果显示:与同步对照组相比,悬吊2周与4周组大鼠心肌calpastatin表达呈显著性降低(P0.05),calpain-1表达未改变,calpain-2表达略有降低;但是,心肌calpain-1/calpastatin及calpain-2/calpastatin的比值在悬吊2周与4周组明显增高(P0.05,P0.01)。悬吊4周组cTnI降解显著高于对照组(P0.01);然而,用calpain非特异性抑制剂PD150606处理后,对照组及悬吊组cTnI的降解均被显著抑制(P0.01)。这些结果提示模拟失重大鼠心肌calpain活性增高可能增加cTnI的降解。     

钙蛋白酶对兔脑皮质中细胞骨架蛋白tau的降解作用

钙蛋白酶 (calpain)是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ 钙蛋白酶两型。分别用不同浓度CaCl2 溶液温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用Western印迹和定量图像分析技术检测不同亚型钙蛋白酶对tau蛋白的降解作用。发现 :在 37℃用 1mmol LCa2 温育底物 15min ,即出现大量分子量为 2 9kD的tau蛋白降解片段 ;当Ca2 浓度为 5mmol L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被特异性的钙蛋白酶抑制剂完全逆转。进一步的研究发现 ,分别用 μ 钙蛋白酶抑制剂 ( 0 .0 5 μmol Lcalpastatin) ,m 钙蛋白酶抑制剂 ( 10 0 μmol LcalpaininhibitorIV)或总钙蛋白酶抑制剂 ( 5 5 2 μmol Lcalpeptin)与 1mmol LCa2 共同温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,1mmol LCa2 激活的tau蛋白降解分别被抑制 8.6 %、92 .5 %和 97.8%。该研究结果表明 ,一定浓度的Ca2 可同时激活 μ 钙蛋白酶和m 钙蛋白酶 ,这两种亚型均参与降解tau蛋白 ,但m 钙蛋白酶的作用比 μ 钙蛋白酶更强     

抗糖尿病新药(D-Ser2)Oxm拮抗淀粉样β蛋白细胞毒性的神经保护效应观察北大核心CSCD

淀粉样β蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)在脑内的沉积及其神经毒性是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的主要原因之一,目前仍缺乏拮抗Aβ的有效药物。最新报道表明,一种新的抗糖尿病药物(D-Ser2)Oxm不仅可以改善2型糖尿病(T2DM)大鼠的血糖和胰岛素水平,也具有促进皮层和海马神经元及其突触发生的效应。然而,(D-Ser2)Oxm是否能拮抗AD时Aβ所致的细胞损伤仍缺乏实验依据。本研究在培养原代大鼠海马神经细胞基础上,通过细胞活性和早期凋亡测定、细胞内钙成像以及线粒体膜电位检测,研究了(D-Ser2)Oxm对Aβ1-42所致细胞毒性的拮抗效应。结果显示,与单独给予Aβ1-42处理的细胞相比,(D-Ser2)Oxm+Aβ1-42处理组的细胞活力明显提高,而加入GLP-1受体抑制剂exendin(9-39)后,细胞活力则显著下降;(D-Ser2)Oxm可有效拮抗Aβ1-42导致的细胞凋亡,并使凋亡相关蛋白caspase3含量显著降低;(D-Ser2)Oxm处理还有效阻止了Aβ1-42引起的海马细胞内钙水平升高、线粒体膜电位去极化以及糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)(Y216)的活化。以上结果表明,(D-Ser2)Oxm可能是通过激动GLP-1受体对抗Aβ1-42的神经毒性,并且这种保护效应可能与细胞内钙稳态调节和线粒体膜电位稳定有关。     

鲈鱼钙蛋白酶基因cDNA克隆及表达分析

钙蛋白酶超家族（Calpain,CAPN,EC3.4.22.17）是由一类钙依赖性半胱氨酸蛋白酶组成.其在细胞周期、细胞迁移、信号转导以及细胞凋亡中都有着广泛的作用.研究了鲈鱼催化亚基CAPN2的基因结构.鲈鱼（Lateolabrax japonicus） CAPN2 cDNA全长2373 bp,5′非翻译区74 bp、3′非翻译区205 bp、开放阅读框2094 bp,编码一个由697个氨基酸组成的蛋白质,分子量为77.94kDa,等电点为5.02.氨基酸序列分析表明,鲈鱼CAPN2具有较高的保守性,与大西洋鲑（Hippoglossus hippoglossus）、虹鳟（Oncorhynchus mykiss）、斑马鱼（Danio rerio）、斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）、猪（Sus scrofa）、人（Homo sapiens）、大鼠（Mus musculus）等 7个物种的同源性分别为89%、81%、77%、75%、63%、62%、62%.用RT-PCR分析CAPN2基因在10个组织中均有表达,肌、心、肾表达较高,脑、鳃、肠次之,肝、眼、脂肪、脾表达最低.     

抗糖尿病新药(D-Ser2)Oxm拮抗淀粉样β蛋白细胞毒性的神经保护效应观察

淀粉样β蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)在脑内的沉积及其神经毒性是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的主要原因之一,目前仍缺乏拮抗Aβ的有效药物。最新报道表明,一种新的抗糖尿病药物(D-Ser2)Oxm不仅可以改善2型糖尿病(T2DM)大鼠的血糖和胰岛素水平,也具有促进皮层和海马神经元及其突触发生的效应。然而,(D-Ser2)Oxm是否能拮抗AD时Aβ所致的细胞损伤仍缺乏实验依据。本研究在培养原代大鼠海马神经细胞基础上,通过细胞活性和早期凋亡测定、细胞内钙成像以及线粒体膜电位检测,研究了(D-Ser2)Oxm对Aβ1-42所致细胞毒性的拮抗效应。结果显示,与单独给予Aβ1-42处理的细胞相比,(D-Ser2)Oxm+Aβ1-42处理组的细胞活力明显提高,而加入GLP-1受体抑制剂exendin(9-39)后,细胞活力则显著下降;(D-Ser2)Oxm可有效拮抗Aβ1-42导致的细胞凋亡,并使凋亡相关蛋白caspase3含量显著降低;(D-Ser2)Oxm处理还有效阻止了Aβ1-42引起的海马细胞内钙水平升高、线粒体膜电位去极化以及糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)(Y216)的活化。以上结果表明,(D-Ser2)Oxm可能是通过激动GLP-1受体对抗Aβ1-42的神经毒性,并且这种保护效应可能与细胞内钙稳态调节和线粒体膜电位稳定有关。     

影响猪肉嫩度的遗传因素

嫩度是猪肉品质的一个重要方面。影响猪肉嫩度的因素很多,遗传因素是改善猪肉嫩度的关键。本对肌纤维性状、钙蛋白酶蛋白水解系统和肌内脂肪的有关基因进行了论述,包括MyoD基因家族、钙调蛋白激酶(CaMK)基因、钙激中性蛋白酶(CAPN)基因、钙蛋白酶抑制蛋白(CAST)基因、心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因、脂肪组织脂肪酸结合蛋白(F一FABP)基因、过氧化氢酶体激活增殖受体（PPARγ)基因以及与肌内脂肪有关的QTL。其中有些已被认为是肉嫩度的候选基因。对改善猪肉嫩度所面临的问题及研究前景进行了讨论。     

牛磺酸对大鼠脑神经细胞内钙稳态的影响

目的和方法 :利用激光扫描共聚焦显微镜和双波长荧光分光光度计 ,分别观察牛磺酸对无血清培养的单个海马神经细胞和分散的新生大鼠脑神经细胞内Ca2 浓度 ([Ca2 ]i)的影响 ,并探讨牛磺酸调节神经细胞内钙稳态的作用机理。结果 :牛磺酸主要通过刺激细胞内钙库释放 ,在一定剂量范围内 (0 .0 2～ 6 .4mmol/L)使神经细胞[Ca2 ]i 轻微升高 ,在 0 .4mmol/L时的升钙作用最大 (升钙百分率为 12 .2 0 %± 1.2 4% )。在测定介质中加入钙离子载体A2 3187(10 μmol/L) ,使神经细胞内的钙离子浓度升高 ,若此时加入牛磺酸 (1.6mmol/L) ,则神经细胞内钙离子的浓度下降。结论 :牛磺酸对细胞内钙离子有双向调节作用 ,牛磺酸可能是通过对钙稳态的调节作用来阻止细胞内钙超载 ,保护神经细胞、并发挥其增强动物学习记忆等方面功能的。     

钙网蛋白与凋亡细胞清除

钙网蛋白(calreticulin, CRT)是细胞内质网/肌浆网中主要的Ca2 结合蛋白,具有细胞内钙稳态调节、分子伴侣、抗原提呈等多种生物学功能.近来的研究发现, CRT在机体对凋亡细胞的有效识别、清除过程中起关键作用.     

垂体腺苷环化酶激活多肽抑制β淀粉样蛋白对Neuro-2a细胞神经毒性作用的机制

通过MTT方法检测细胞活性 ,同时采用激光共聚焦显微镜技术检测细胞内游离钙离子的瞬时运动 ,研究了垂体腺苷环化酶激活多肽 (pituitaryadenylatecyclaseactivatingpolypeptide 2 7,PACAP2 7)通过调节细胞内钙对抗淀粉样蛋白Aβ2 5 35引起Neuro 2a细胞神经毒性作用的可能机制。结果表明 ,PACAP在一定浓度范围内 (<0 1μmol/L)可提高Neuro 2a细胞增殖能力并对抗Aβ引起的神经毒性 ,此作用可以被PACAP受体竞争性拮抗剂PACAP6 2 7所抑制。 2 5 μmol/LAβ使细胞内钙离子缓慢上升 ,并有一个较长时间的平台期。 0 1μmol/L的PACAP使细胞内钙离子迅速升高后下降 ,10min后回到接近基线水平 ,伴有较长时间的不应期。用PACAP预处理细胞 10min后Aβ引起细胞内钙的慢上升不再出现。推测 ,PACAP受体激活引起瞬时内向钙离子运动 ,而后伴随一个较长时间的不应期 ,可能是一个消除凋亡或阻止凋亡启动的保护机制。     

CaMKII在细胞钙稳态维持及心肌保护中作用的研究进展

钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(CaMKII)是主要表达于心脏的一种多功能苏氨酸/丝氨酸蛋白激酶,通过磷酸化与Ca2+调节相关的蛋白影响心肌的兴奋收缩耦联及细胞钙稳态.在心肌缺血缺氧等病理条件下,心肌细胞钙离子循环出现异常,CaMKII通过代偿性活性改变起到维持Ca2+稳态及心肌保护效应.深入了解CaMKII对钙循环的调节、在间歇性高海拔缺氧介导的心脏保护及心肌细胞内酸中毒后心肌收缩力恢复过程中的作用机制,具有重要的基础研究及临床应用前景.     

柯萨奇病毒B3蛋白酶2A干扰核因子κB p65的二聚体形成和核转移

为探讨柯萨奇病毒B3(CVB3)蛋白酶2A是否通过干扰核因子κB(NF-κB)的核定位而影响细胞因子表达,构建CVB3蛋白酶2A的表达载体pcDNA3.1-2A。将此表达载体与核转录因子NF-κB基因启动子荧光素酶报告基因载体pGL3-NF-κB promotor-Luc共转染细胞,经肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激,检测荧光素酶表达;通过免疫荧光和蛋白免疫印迹检测CVB3蛋白酶2A对NF-κB核定位和二聚体形成的影响。结果显示,CVB3蛋白酶2A可减少NF-κB二聚体形成,并干扰其核转移。本研究证实,CVB3蛋白酶2A可通过干扰NF-κB二聚体形成和核转移而影响细胞因子分泌。     

高铁血红素对心肌缺血／再灌注损伤的防护作用及其机制

目的：在大鼠急性心肌缺血／再灌ii（I／R）模型上,观察高铁血红素在钙激活中性蛋白酶（calpain）介导的心肌I／R损伤中的作用。并初步探讨其可能的机制。方法：64只雄性SD大鼠随机8组（n：8）：假手术组（sham组）、（I／R）组、MDL28170＋I／R组、单纯MDL28170组、高铁血红素＋I／R组、单纯高铁血红素组、锌原卟啉Ⅸ＋高铁血红素＋I／R组、单纯锌原卟啉Ⅸ组。采用大鼠离体心脏Langendorff灌流技术,心脏I／R后,测定左室发展压（LVDP）、心肌梗死面积、冠脉流出液中的乳酸脱氢酶（LDH）释放量。检测calpain、血红素氧化酶（HO）、和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase3）活性。Westernblot观察心肌钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）蛋白表达。结果：①心肌I／R后,calpain、caspase3活性明显增高。calpain抑制剂MDL28170可抑制I／R诱导的LDH释放量增加,增高LVDP,缩小心肌梗死面积。②与单纯I／R组相比,大鼠预先给予高铁血红素后,心脏HO-1活性增加,calpain和caspase3活性下降。同时,LDH释放量减少,LVDP明显增高,心肌梗死面积缩小。③I／R组心肌calpastatin表达量明显低于对照组,高铁血红素组大鼠calpastatin表达量增高。HO-1的抑制剂锌原卟啉Ⅸ可取消高铁血红素对calpastain表达量的影响,并取消其心肌保护作用。结论：高铁血红素预处理可通过抑制calpain的激活,减轻大鼠心肌I／R损伤,其机制可能与增加calpastatin蛋白表达有关。     

心钠素对培养兔血管平滑肌细胞钙内流的影响

心钠素(ANP)是由心脏分泌的具有利尿利钠降压作用的循环激素,参与体内水、电解质平衡的调节,这一作用是由细胞内第二信使两cGMP介导的。近年来发现ANP可影响细胞钙转运,具有天然钙通道阻断剂样作用,可能参与细胞钙稳态调节,但其机理尚不清楚。本工作在培养兔主动脉平滑肌细胞(VSMC)上,观察ANP对内皮素(ET)及高钙引起的细胞钙转运的影响,以探讨ANP和细胞钙转运的关系。