齊 超，王珺楠，宋顯晶，楊東輝，武軍鐸

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 心內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春130041)

CaMKⅡ(鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ)是一種功能多樣的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在體內(nèi)廣泛存在，可以介導(dǎo)多種具有重要生理功能蛋白質(zhì)的磷酸化。CaMKⅡ具有五種亞型，分別為CaMKⅡα,CaMKⅡβ,CaMKⅡγ,CaMKⅡδ，其中CaMKⅡγ和 δ是存在于心肌細(xì)胞中的主要亞型[1]。現(xiàn)有研究表明，CaMKⅡ在拮抗Fas/FasL(Fas/Fas配體)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路及影響肌細(xì)胞興奮收縮偶聯(lián)等生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。改變靶細(xì)胞內(nèi)CaMKⅡ的表達(dá)或活性可能達(dá)到抑制心肌重塑過(guò)程，抑制腫瘤生長(zhǎng)，增強(qiáng)記憶等作用。

1 CaMKⅡ的結(jié)構(gòu)及活化方式

CaMKⅡ是由多個(gè)(通常是十二個(gè))低聚物組成的多個(gè)Ca2+敏感蛋白結(jié)構(gòu)域圍繞一個(gè)核心區(qū)域構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。Kemp[2]等人首先證明：Ca2+敏感蛋白結(jié)構(gòu)域有羧基末端自抑制區(qū)，它在某些方面類似于酶的底物，但缺乏典型的磷酸化位點(diǎn)。因?yàn)檫@些羧基末端自抑制區(qū)相對(duì)于活性位點(diǎn)局部濃度較高，它們結(jié)合到活性位點(diǎn)，并阻止底物與活性位點(diǎn)結(jié)合，所以CaMKⅡ單體是不具有催化活性的。相鄰羧基末端自抑制區(qū)或者跨過(guò)它的位點(diǎn)，是Ca2+/CaM(鈣/鈣調(diào)蛋白)或旁系同源物的識(shí)別位點(diǎn)，當(dāng)Ca2+水平升高，Ca2+/CaM復(fù)合物與CaMKⅡ羧基末端自抑制區(qū)結(jié)合并置換它，從而激活CaMKⅡ。Gary A.Wayman[3]等認(rèn)為，由鈣/鈣調(diào)素介導(dǎo)的CaMKⅡ分子內(nèi)自磷酸化位點(diǎn)包括Thr286，Thr305和Thr306。CaMKⅡ分子內(nèi)Thr286的自身磷酸化使CaMKⅡ獲得與Ca2+無(wú)關(guān)的自發(fā)活性，即與鈣/鈣調(diào)素解離后CaMKⅡ仍然存在催化活性。這允許即使是短暫的Ca2+升高也能促進(jìn)持久的CaMKⅡ的活化。

2 CaMKⅡ?qū)〖?xì)胞內(nèi)Ca2+循環(huán)的作用

CaMKⅡ可以調(diào)節(jié)多種調(diào)控鈣離子的蛋白質(zhì)，例如RyR(2型蘭尼堿受體)、PLB(肌漿網(wǎng)磷酸受納蛋白)及L-型鈣通道[4]。以心肌細(xì)胞為例，細(xì)胞內(nèi)Ca2+與CaM結(jié)合，形成Ca2+/CaM復(fù)合物，該復(fù)合物可以與CaMKⅡ的活化區(qū)域結(jié)合，使CaMKⅡ活化。CaMKⅡ活化后，一方面可以使肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+ATP酶活化，引起Ca2+從細(xì)胞質(zhì)內(nèi)流入肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)[5]，導(dǎo)致心肌舒張；另一方面使RyR2磷酸化[6]，促進(jìn)肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+外流至細(xì)胞質(zhì)，Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，導(dǎo)致心肌收縮。CaMKⅡ通過(guò)調(diào)節(jié)Ca2+的細(xì)胞內(nèi)濃度參與心臟的興奮-收縮偶聯(lián)。另外，Wright[7]等人的研究表明，CaMKⅡ介導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高，可以激活肌細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，進(jìn)而增加細(xì)胞收縮力。因此，CaMKⅡ可能是治療心力衰竭，增強(qiáng)心肌收縮力的重要藥物作用靶點(diǎn)。但是，Maier[8]等人使小鼠心肌過(guò)度表達(dá)CaMKⅡ后發(fā)現(xiàn)，小鼠出現(xiàn)心力衰竭。這可能是過(guò)度表達(dá)CaMKⅡ使正常心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載所致。

3 CaMKⅡ?qū)?xì)胞凋亡過(guò)程的影響

目前眾多研究表明，F(xiàn)as與FasL或sFas(游離型Fas)結(jié)合后可以調(diào)控細(xì)胞凋亡過(guò)程。Fas是I型跨膜蛋白，具有在細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域的多個(gè)富含半胱氨酸的重復(fù)序列和胞內(nèi)的基序稱為死亡結(jié)構(gòu)域(DD)。Fas的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域與FasL蛋白結(jié)合后，F(xiàn)as的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域發(fā)生三聚化，F(xiàn)as細(xì)胞內(nèi)的三聚化結(jié)構(gòu)域可以募集FADD(Fas相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域)[9-10]。 FADD具有羧基末端DD和氨基端死亡效應(yīng)域(DED)。通過(guò)DED，F(xiàn)ADD募集含DED的蛋白，激動(dòng)caspase-8[11-12]和caspase-10[13-14]，從而執(zhí)行細(xì)胞凋亡。研究認(rèn)為哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的c-FLIP(細(xì)胞型Fas相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域樣抑制蛋白)，可以被募集到Fas介導(dǎo)的DISC(死亡誘導(dǎo)信號(hào)受體)來(lái)抑制半胱天冬酶-8裂解，從而抑制細(xì)胞凋亡[15-16]。Yang等[17]的研究表明CaMKⅡ能夠促進(jìn)c-FLIP的表達(dá)和磷酸化，進(jìn)而影響細(xì)胞凋亡過(guò)程。

另外，Peng[18]等的研究亦表明CaMKⅡ可以通過(guò)介導(dǎo)熱休克因子1(HSF1)磷酸化和誘導(dǎo)熱休克蛋白70(HSP70)表達(dá)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡過(guò)程。在培養(yǎng)的乳鼠心肌細(xì)胞中，CaMKⅡδB的表達(dá)升高誘導(dǎo)HSF1的磷酸化，進(jìn)而調(diào)節(jié)HSP70家族成員的表達(dá)，包括誘導(dǎo)型HSP70及其同源物(Hst70) ，由此引起抗凋亡信號(hào)傳導(dǎo)。保護(hù)心肌細(xì)胞免受氧化應(yīng)激，缺氧和血管緊張素II誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。而CaMKⅡδC的過(guò)量表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

因此，CaMKⅡ被認(rèn)為是抑制細(xì)胞凋亡通路的重要因子。抑制腫瘤細(xì)胞CaMKⅡ的作用可能成為新的抗腫瘤藥物作用的靶點(diǎn)。

4 CaMKⅡ的其他作用

4.1在膠原合成方面CaMKⅡ作為重要的 PDGF(血小板源性生長(zhǎng)因子)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，促進(jìn)Ⅰ型膠原的合成與分泌，并通過(guò)抑制 MMP-2，促進(jìn) TIMP-1 (Ⅰ型金屬蛋白酶抑制因子)的表達(dá)而抑制膠原的降解，在肝纖維化過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用[19]。

4.2對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的影響Ca2+-CaM- CaMKⅡα信號(hào)途徑對(duì)維持神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷/環(huán)磷酸鳥苷的平衡有重要的作用[20]。當(dāng)CaMKⅡ缺乏時(shí)可引起環(huán)磷酸腺苷/環(huán)磷酸鳥苷平衡失調(diào)，造成海馬神經(jīng)元損傷，影響長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)(LTP效應(yīng))，從而影響學(xué)習(xí)及記憶功能。所以，CaMKⅡ是神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)因子，并在學(xué)習(xí)及記憶功能方面發(fā)揮重要作用。

4.3對(duì)胰腺β細(xì)胞的影響Rochlitz[21]初步證明CaMKⅡβ在胰腺β細(xì)胞中高表達(dá)，并參與葡萄糖的氧化，調(diào)節(jié)丙酮酸脫氫酶的活性。CaMKⅡβ在人糖尿病發(fā)生機(jī)制中可能發(fā)揮重要作用。

5 展望

CaMKⅡ是細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子及調(diào)節(jié)蛋白。CaMKⅡ?qū)?xì)胞Ca2+循環(huán)、膠原合成、葡萄糖攝取及細(xì)胞凋亡等方面的有著重要影響，但機(jī)制尚不明確。這可能是研究心力衰竭、糖尿病、腫瘤等疾病發(fā)生機(jī)制及治療的重要方向。

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