鄭思思, 項(xiàng) 楠, 趙福寬

北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 102206

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣池操控鈣內(nèi)流研究進(jìn)展

鄭思思, 項(xiàng) 楠, 趙福寬*

北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 102206

細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫清空所引發(fā)的鈣內(nèi)流是細(xì)胞鈣信號(hào)的重要組成，介導(dǎo)胞外鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并參與細(xì)胞內(nèi)一系列廣泛的生理過程。該過程主要由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的鈣離子感受器STIM蛋白和細(xì)胞膜上的Orai鈣離子通道的所介導(dǎo)的。對(duì)鈣庫操控性鈣內(nèi)流的研究進(jìn)展進(jìn)行了討論，并展望了未來的研究方向，以期為相關(guān)研究提供參考。

鈣庫操控性鈣內(nèi)流；STIM蛋白；Orai通道；2-APB

鈣離子在細(xì)胞內(nèi)起到很重要的作用，鈣離子與細(xì)胞內(nèi)許多重要過程相關(guān)，包括轉(zhuǎn)錄因子的激活、細(xì)胞的增殖和凋亡、蛋白質(zhì)的修飾等，可以說生命的整個(gè)過程都離不開鈣離子的調(diào)控。鈣離子在生命體內(nèi)的濃度受到很嚴(yán)密的調(diào)控，才能使生命體處于一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)鈣離子處于紊亂狀態(tài)，生命體則會(huì)發(fā)生很多不利的反應(yīng)。調(diào)控鈣離子濃度的機(jī)制各式各樣，而細(xì)胞內(nèi)鈣內(nèi)流主要由SOCE這一過程所介導(dǎo)，即鈣庫操控性的鈣內(nèi)流。當(dāng)鈣庫發(fā)生清空時(shí)，該過程負(fù)責(zé)鈣內(nèi)流，從而重新填滿鈣庫。SOCE所介導(dǎo)的鈣信號(hào)能通過調(diào)控NFAT、CREB等的功能，調(diào)節(jié)很多關(guān)鍵基因的表達(dá)水平，進(jìn)而影響細(xì)胞增殖分化，特別是免疫細(xì)胞的功能。眾多的研究表明，STIM、 Orai的各種同源蛋白、各種亞型及它們介導(dǎo)的SOCE與眾多疾病，如人體自免疫疾病、心臟肥大及心率不齊、動(dòng)脈粥樣硬化、肌肉疼痛、各種癌癥等密切相關(guān)。因此，鈣內(nèi)流的分子機(jī)制研究顯得格外重要。1986年，Putney[1]在腮腺腺泡細(xì)胞(parotid gland acinar cells)上研究鈣庫清空、鈣內(nèi)流和鈣庫重新充滿三者之間的關(guān)系時(shí)，首次提出了一個(gè)容量性鈣內(nèi)流(capacitative calcium entry)的假說。之后對(duì)其機(jī)制的相關(guān)研究不斷取得進(jìn)展。但是對(duì)這一過程的分子機(jī)制卻一直沒有進(jìn)展。直到RNA干擾技術(shù)的出現(xiàn)，找到了在此過程中相關(guān)的STIM蛋白[2]和Orai蛋白[3]，確定了STIM蛋白在鈣庫操控性鈣內(nèi)流中的重要地位。本文將對(duì)SOCE的研究情況進(jìn)行簡述，以期對(duì)今后的研究提供參考。

1 細(xì)胞內(nèi)鈣離子信號(hào)

細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化稱為鈣信號(hào)。而鈣離子作為細(xì)胞內(nèi)的第二信使，是一種最為常見的細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞方式，與細(xì)胞增殖、分化、凋亡、基因表達(dá)、肌肉收縮等多種生命活動(dòng)密切相關(guān)[4]。

正常情況下，細(xì)胞處于一個(gè)鈣離子濃度梯度被嚴(yán)格控制的環(huán)境下。細(xì)胞處于靜息時(shí)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子濃度被控制在100 mmol/L左右，而胞外的鈣離子濃度約為1～2 mmol/L，胞外的鈣離子濃度比胞內(nèi)的鈣離子濃度高10 000倍。胞質(zhì)內(nèi)外之間的鈣離子濃度梯度差異是鈣離子作為細(xì)胞內(nèi)第二信使的前提和重要條件。細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜表面廣泛存在一些通道蛋白能參與Ca2+濃度調(diào)控, 包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體等細(xì)胞器。與細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度調(diào)控相關(guān)的通道蛋白有很多，包括位于細(xì)胞膜上的PMCAs (plasma membrane Ca2+-ATPase)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SERCAs (sarco-endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase)，高爾基體膜上與分泌途徑相關(guān)的Ca2+-ATP酶(secretory pathway Ca2+-ATPase, SPCAs)等[5]。

細(xì)胞內(nèi)主要儲(chǔ)存鈣離子的細(xì)胞器為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，濃度約為400 μmol/L，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被稱為鈣庫。胞內(nèi)鈣庫操縱的鈣離子內(nèi)流(SOCE)是細(xì)胞攝取外源鈣離子的主要途徑之一。而鈣庫操控性的鈣離子通道的激活與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子濃度的減小密切相關(guān)。

2 鈣庫操控性鈣內(nèi)流概述

2.1 鈣庫操控性鈣內(nèi)流

鈣庫操控性的鈣內(nèi)流，與鈣庫內(nèi)的鈣離子濃度密切相關(guān)。當(dāng)鈣庫內(nèi)的鈣離子減小到一定程度后，會(huì)激活鈣庫操控性的鈣通道，引發(fā)胞外的鈣內(nèi)流，從而重新補(bǔ)充內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣離子。在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，鈣庫操控性鈣內(nèi)流在非興奮性細(xì)胞中起著更重要的作用[6]。最近的研究發(fā)現(xiàn)鈣庫操作性Ca2+通道廣泛存在于興奮性和非興奮性細(xì)胞中。

鈣庫操控性的鈣內(nèi)流的產(chǎn)生過程中主要包括兩個(gè)階段，一是感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子濃度的減小, 二是介導(dǎo)胞外鈣離子的內(nèi)流。隨著RNA干擾技術(shù)的出現(xiàn)，并應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)蛋白表達(dá)的敲除后，組成SOCE的兩個(gè)蛋白分子也逐漸被發(fā)現(xiàn)。介導(dǎo)這一過程的兩個(gè)蛋白分子主要是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的基質(zhì)互作蛋白(stromal interaction molecule, STIM)(圖1A，彩圖見封三圖版)和位于細(xì)胞膜上的鈣離子通道Orai蛋白(圖1B)。通過對(duì)STIM1蛋白表達(dá)的抑制，或是過量表達(dá)，以及Orai1蛋白的共表達(dá)，這些實(shí)驗(yàn)都表明只有兩者共同作用才能引發(fā)鈣庫操控性的鈣內(nèi)流。

圖1 STIM蛋白和Orai1模式圖Fig.1 Structure of STIM and Orai.(彩圖見封三圖版)

從電生理的角度來看，鈣庫操控性的鈣內(nèi)流通道又稱為鈣離子釋放激活的鈣離子通道(Ca2+release-activated Ca2+channel，CRAC)，有其獨(dú)特的電生理圖譜[7]。

鈣庫操控性鈣內(nèi)流的過程具體表述為：在靜息狀態(tài)下, STIM蛋白較均勻地分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，STIM1蛋白位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的cEF手性結(jié)構(gòu)域結(jié)合充足的鈣離子形成EF-hand-SAM結(jié)構(gòu)域[8]。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ca2+濃度較低時(shí),Ca2+從cEF手性結(jié)構(gòu)域中解離,引起EF-hand-SAM結(jié)構(gòu)域的展開，從而使STIM1蛋白構(gòu)象變化并發(fā)生多聚化，并激活位于細(xì)胞膜上的Orai蛋白，引發(fā)鈣內(nèi)流，從而補(bǔ)充鈣庫。當(dāng)鈣庫內(nèi)的Ca2+濃度重新升高后, STIM1蛋白快速地與Orai蛋白分離，Orai通道也隨之關(guān)閉。

2.2 SOCe生理激活途徑

生理情況下，儲(chǔ)存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子瞬時(shí)釋放是通過G蛋白偶聯(lián)受體或酪氨酸激酶的信號(hào)通路所實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)?shù)谝恍攀辜せ钌鲜龅耐泛?，位于?xì)胞膜上的磷脂酶C(phospholipase， PLC)就會(huì)被激活。激活的磷脂酶會(huì)引起磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(phosphatidylinositol 4，5-biosphosphate，PIP2)的水解，生成第二信使分子1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)和二?；视?diacylgycerol，DAG)。而IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3受體結(jié)合之后，就會(huì)引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子釋放到胞漿中，從而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子濃度的降低，即鈣庫清空。

在平滑肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)膜上,還存在一類 Ca2+釋放通道——ryanodine受體[9]。ryanodin受體(RyRs)被細(xì)胞膜上的電壓依賴性鈣離子通道(CaV1.1)所激活，引發(fā)鈣釋放，進(jìn)而清空鈣庫，激活SOCE過程。

3 SOCE相關(guān)蛋白及相互間的作用

3.1 Orai蛋白及其結(jié)構(gòu)

Orai蛋白是定位于細(xì)胞膜上的鈣離子通道蛋白，它的開閉情況受到細(xì)胞內(nèi)鈣庫(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌漿網(wǎng))中鈣離子濃度的嚴(yán)格調(diào)控。人源的Orai家族共有3個(gè)成員，包括Orai1、Orai2、Orai3，其中研究最廣泛了解最多的為Orai1蛋白。

3種不同亞型的Orai蛋白分子均是定位于細(xì)胞膜上的4次跨膜蛋白，其NH2-端和-COOH端均處于細(xì)胞內(nèi)。Orai蛋白的NH2-端有一個(gè)鈣調(diào)蛋白類似的結(jié)構(gòu)域，而-COOH端有多個(gè)連續(xù)的酸性氨基酸。并且，在鈣庫中鈣離子濃度發(fā)生降低之后，3種不同亞型的Orai通道均能與STIM蛋白結(jié)合并被激活，從而引發(fā)鈣內(nèi)流。

但3種Orai蛋白之間也有所不同。在結(jié)構(gòu)上，Orai1具有更長的NH2-端，而Orai3在胞外的第二個(gè)loop結(jié)構(gòu)更長，Orai2的胞外的第一個(gè)loop結(jié)構(gòu)與其他兩者也有區(qū)別。而Orai1和Orai3在胞外的第一個(gè)loop結(jié)構(gòu)在酸性氨基酸含量也有所不同，研究表明，當(dāng)在細(xì)胞內(nèi)共表達(dá)Orai1和Orai3時(shí)，兩者會(huì)形成異源二聚體，從而減少通道對(duì)鈣離子的選擇性。在功能上，3個(gè)Orai亞型被激活后的表現(xiàn)也有所不同，所產(chǎn)生的CREC電流有一定的差異。對(duì)于胞內(nèi)鈣離子濃度上升過程中，通道失活的敏感程度也不同。當(dāng)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度達(dá)到500 nmol/L時(shí)，Orai 1通道基可以被完全抑制，Orai 2通道產(chǎn)生的鈣離子內(nèi)流則被抑制60%，而Orai3通道產(chǎn)生的鈣離子內(nèi)流基本不受影響。3種不同亞型的Orai蛋白在各組織及個(gè)體生長的各階段表達(dá)情況都有差異。

人源Orai蛋白分子一共有301個(gè)氨基酸，分子量約為33 kDa[10]。Orai分子的C端胞質(zhì)區(qū)主要參與分子的募集。當(dāng)切除Orai分子的C端時(shí)，即使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子濃度降低，Orai也無法與STIM1結(jié)合形成鈣內(nèi)流。同樣，Orai分子發(fā)生L273S和L276D突變后，Orai與STIM之間的相互作用同樣會(huì)消失[11]。然而，Orai的C端與STIM作用不足以激活Orai通道，關(guān)于Orai的 NH2-端，則主要參與Orai1通道的開放。Orai的第一個(gè)跨膜區(qū)主要作用是多聚化形成通道，而其他3個(gè)跨膜區(qū)則主要參與激活信號(hào)的傳遞。

對(duì)于Orai蛋白的突變實(shí)驗(yàn)，有利于更好地研究Orai蛋白的功能。人源Orai1的第106位Glu突變?yōu)锳rg(E106A)后，Orai通道則不再通透鈣離子；若突變?yōu)锳sp(E106D)，則會(huì)影響Orai1對(duì)鈣離子的選擇通透性。若第190位的Glu突變?yōu)锳sp或者Arg，均對(duì)通道功能沒有影響；但若突變?yōu)镚ln(E190Q)，通道對(duì)Ca2+的選擇性就會(huì)降低?？梢苑治鲞@個(gè)位點(diǎn)Glu 突變?yōu)锳sp或是Arg時(shí)，對(duì)Ca2+的選擇性沒有影響，但是突變?yōu)镚ln 后可能會(huì)影響蛋白質(zhì)內(nèi)的離子鍵等，從而改變通道高級(jí)結(jié)構(gòu)，使其不再能通透鈣離子部分[10]。

在人類個(gè)體中，若Orai1發(fā)生突變，則會(huì)引起個(gè)體的免疫缺陷等疾病。目前的研究發(fā)現(xiàn)，與免疫缺陷相關(guān)的突變有3個(gè)：R91W、移碼突變和A103E/L194P。R91W突變，主要由于第一個(gè)跨膜區(qū)的第91個(gè)氨基酸突變后使Orai1的功能完全消失，從而引起嚴(yán)重的免疫缺陷。移碼突變則使Orai無法正常表達(dá)，人體內(nèi)沒有完整的Orai蛋白而引發(fā)免疫缺陷。存在A103E/L194E突變的人同樣無法表達(dá)Orai蛋白。因此，研究Orai通道蛋白相關(guān)的生理功能研究能為相關(guān)疾病的研究和治療提供理論基礎(chǔ)。

3.2 STIM蛋白

STIM蛋白是主要位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的Ⅰ型跨膜蛋白，含有多個(gè)不連續(xù)的功能結(jié)構(gòu)域。STIM蛋白的主要功能是感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子的耗竭，從而發(fā)生寡聚化，并于細(xì)胞膜上的Orai通道蛋白結(jié)合，隨后激活Orai引發(fā)鈣內(nèi)流，達(dá)到重新充滿鈣庫的目的。

STIM蛋白分為STIM1和STIM2兩種亞型，兩者在氨基酸組成上有很大的相似性，它們?cè)贜端高度相似，而在C端的相似性較低。主要以STIM1蛋白為例，介紹STIM蛋白的各個(gè)結(jié)構(gòu)域。人源STIM1蛋白有685個(gè)氨基酸，主要有N端信號(hào)肽(1～22位氨基酸，正確定位后被切除)、EF-hand結(jié)構(gòu)域、SAM結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)(第214～233位氨基酸)、C端多個(gè)螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域和S/P結(jié)構(gòu)域。STIM1的EF-SAM區(qū)主要參與識(shí)別內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子的濃度變化。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子濃度處于400 μmol/L以上時(shí)，EF-SAM區(qū)與鈣離子結(jié)合，STIM1蛋白處于非激活狀態(tài)[12]；當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)下降到一定程度后，EF-SAM區(qū)不再結(jié)合鈣離子，從而激活STIM1蛋白，STIM1蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，并引起寡聚化后與Orai1蛋白結(jié)合引發(fā)鈣內(nèi)流。STIM1寡聚化后，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成斑塊狀。STIM1的胞質(zhì)區(qū)主要作用是，在鈣庫的鈣離子被消耗后，STIM1聚集并定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜間的連接處，并激活Orai通道。與Orai1蛋白結(jié)合并激活Orai的STIM1的最小激活片段成為SOAR(STIM1-orai1-activation region)，由344～442個(gè)氨基酸組成[13]。之前C端胞質(zhì)區(qū)被定義為很多不同的激活片段，包括CAD結(jié)構(gòu)域(氨基酸342～448)。自2009年發(fā)現(xiàn)STIM1(344-442)這一片段是能夠與Orai發(fā)生相互作用并能激活Orai1 的最小片段。通過晶體衍射實(shí)驗(yàn)，解析出了SOAR的二級(jí)結(jié)構(gòu)，單體的SOAR有4段，α-螺旋形成一個(gè)“R”型結(jié)構(gòu)，二聚體的SOAR則由兩個(gè)“R”型結(jié)構(gòu)反相交叉，形成一個(gè)“V”型結(jié)構(gòu)[14]。這一片段中的堿性氨基酸對(duì)其激活Orai通道有著巨大意義，當(dāng)這些堿性氨基酸被突變?yōu)橹行曰蛩嵝詴r(shí)，SOAR結(jié)合或是激活Orai的能力都將喪失。SOAR結(jié)構(gòu)域的解析為STIM蛋白激活原理的研究提供了更大的可能性。此外，C端胞質(zhì)區(qū)存在自我封閉區(qū)，使非活化狀態(tài)下的STIM1不能與Orai1結(jié)合引發(fā)鈣內(nèi)流。最近的文獻(xiàn)報(bào)道顯示，在這種細(xì)胞內(nèi)開關(guān)中，在CC1和SOAR之間的相互作用包括在CC1的第一個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu)的第258位和261位的亮氨酸和分別位于SOAR的第4個(gè)α螺旋上的第419位的纈氨酸和第416位亮氨酸之間的相互作用[15]。兩者之間的相互作用決定著STIM1自身的折疊與解折疊的狀態(tài)。

STIM2亞型含有833個(gè)氨基酸。STIM2激活Orai1的能力明顯弱于STIM1，即引發(fā)的CRAC電流小于STIM1[16]。但STIM2感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)鈣離子變化的敏感性強(qiáng)于STIM1，從而使STIM2更容易激活Orai。STIM1和STIM2中SOAR結(jié)構(gòu)域在氨基酸組成上有所不同，這些不同決定了它們激活Orai1能力的不同。SOAR1所引發(fā)的Orai1通道的鈣內(nèi)流要大于SOAR2，說明SOAR2激活Orai1的能力比SOAR1更弱。有文獻(xiàn)報(bào)道，將SOAR1和SOAR2不同的3個(gè)α-螺旋進(jìn)行交換，進(jìn)行鈣信號(hào)和FRET的實(shí)驗(yàn)[17]。通過對(duì)比交換的α-螺旋，找出了SOAR結(jié)構(gòu)域中與Orai1的激活相關(guān)的重要位點(diǎn)，即SOAR-F394。

STIM1和STIM2蛋白在定位上有所不同。有75%～85%的STIM1蛋白位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而其他的STIM1蛋白位于細(xì)胞膜上[18]。相對(duì)的，STIM2由于存在更長的信號(hào)肽，使得STIM2沒有在細(xì)胞膜上的定位。位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的蛋白參與SOCE的激活，而位于細(xì)胞膜上的STIM1蛋白參與Orai3的持續(xù)激活，并且不依賴于鈣庫的清空。

STIM1蛋白與許多疾病密切相關(guān)。STIM1蛋白的突變、缺失或提前終止，同樣會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的免疫缺陷。當(dāng)STIM1蛋白表達(dá)缺陷時(shí)，T細(xì)胞的增殖受到影響，且T細(xì)胞的功能也受到損害。在腫瘤的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，STIM蛋白的增高會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖；而敲除STIM蛋白則會(huì)減少癌細(xì)胞的增殖[19]。

同時(shí)，STIM蛋白在心血管疾病方面也有很多相關(guān)研究。其中有研究動(dòng)脈血栓與STIM蛋白的關(guān)系[20]。血小板與動(dòng)脈血栓形成有很大關(guān)系。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平上升后，血小板開始被激活和聚集。而鈣庫操控性的鈣內(nèi)流主要引發(fā)鈣離子向胞內(nèi)流動(dòng)，因此和血小板的活化密切相關(guān)。在小鼠中敲除STIM1，小鼠表現(xiàn)為更高的致死率和明顯的發(fā)育遲緩。并且敲除STIM1小鼠的血小板的黏著力減弱，血栓體積減小。因此，STIM蛋白與血栓的形成有很大作用。

3.3 STIM1與Orai1間的作用

目前的研究表明，Orai通道為六聚體，由6個(gè)Orai單體組成。Orai的6個(gè)第一跨膜區(qū)形成了通道。因?yàn)镾TIM1是以二聚體形式存在，所以猜想每個(gè)Orai單體與2個(gè)STIM1蛋白形成的二聚體結(jié)合作用，則一個(gè)Orai通道的激活需要12個(gè)STIM1單體。通過對(duì)STIM1和熒光蛋白的融合表達(dá)，可以發(fā)現(xiàn)STIM1被激活后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈現(xiàn)斑塊狀。

STIM1與Orai1相互作用的位置位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜連接處(ER-PM junction)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜連接處的寬度范圍在10～17 nm之間，在細(xì)胞的靜息狀態(tài)下，主要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜連接處已經(jīng)預(yù)先存在，而當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)清空后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜連接處的數(shù)量就會(huì)增多。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜連接處存在很多蛋白，其中可能存在對(duì)STIM和Orai蛋白間相互作用的調(diào)節(jié)因子[21]。

STIM-Orai復(fù)合體在感受到鈣離子上升后即會(huì)失活，這一現(xiàn)象稱為鈣依賴性的失活(Ca2+-dependent inactivation，CDI)。STIM蛋白胞漿區(qū)有一個(gè)抑制結(jié)構(gòu)域氨基酸(470-491)稱為抑制域(inhibitory domain，ID)，這一區(qū)域含有豐富的酸性氨基酸，對(duì)于CDI是必需的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣離子對(duì)STIM-Orai復(fù)合體的聚合和解離起主導(dǎo)作用。

4 2-APB對(duì)SOCE的作用

2-APB是一種被廣泛認(rèn)可的作用于CARC的分子，且具有復(fù)雜的藥理性。在淋巴T細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的天然CARC通道，2-APB會(huì)引起復(fù)雜的反應(yīng)。2-APB在低濃度時(shí)，可多倍增強(qiáng)ICARC，而高濃度的2-APB則先短暫升高后被抑制[22]。和2-APB在高濃度時(shí)緩慢發(fā)展的抑制作用相同，2-APB同樣可導(dǎo)致ICARC鈣離子依賴的快速失活。這些反應(yīng)不但使2-APB作為未來藥物發(fā)展的基礎(chǔ)成為可能，2-APB作用于CRAC通道蛋白使之激活或者失活這一重要特性也可以幫助理解CRAC通道蛋白如何受控制。盡管2-APB被廣泛用于鈣信號(hào)領(lǐng)域的研究，但是2-APB作用于CRAC通道的分子機(jī)制卻仍然知之甚少。

5 展望

Ca2+作為細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使，其與細(xì)胞中各種胞內(nèi)信號(hào)途徑的調(diào)控有關(guān)。在靜息狀態(tài)下, 胞內(nèi)的Ca2+濃度與胞外的Ca2+濃度差為鈣離子作為信號(hào)提供可能。參與Ca2+濃度調(diào)控的通道蛋白廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)的各部分, 包括細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體等。這些通道蛋白主要完成兩種功能, 一是使胞外的鈣離子流入胞內(nèi), 二是使細(xì)胞內(nèi)的鈣庫釋放入胞漿。鈣庫操作性鈣內(nèi)流 (store-operated calcium entry, SOCE)是介導(dǎo)胞外Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的重要通道之一, 其過程由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的STIM蛋白和細(xì)胞膜上的Orai通道蛋白構(gòu)成。鈣庫操作性鈣離子通道廣泛存在于非興奮性細(xì)胞膜上，在一些興奮細(xì)胞中也有非常重要的作用，與胞外鈣離子內(nèi)流有著重大的關(guān)系。

STIM1與Orai1之間的激活機(jī)理十分復(fù)雜，至今并未研究透徹。但對(duì)于STIM1及Orai1的功能結(jié)構(gòu)域的研究有很多。通過研究清楚STIM1和Orai1的激活機(jī)制，從而為SOCE的生理功能提供理論基礎(chǔ)。而對(duì)于SOCE的生理功能仍有待進(jìn)一步研究，以期為各種疾病的治愈提供可能性。

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Progress on Store Operated Calcium Entry

ZHENG Sisi, XIANG Nan, ZHAO Fukuan*

CollegeofBiologicalScienceandEngineering,BeijingUniversityofAgriculture,Beijing102206,China

Store operated calcium entry (SOCE) is an important calcium influx process in cells, which mediates extracellular Ca2+into cell. SOCE also participates in many intracellular physiological process. In these processes, SOCE is mediated by STIM (stromal interaction molecule) protein and Orai calcium channels. In this review, recent progresses regarding SOCE were discussed, and the future research direction were prospected, which was expected to provide reference for related research.

SOCE; STIM; Orai; 2-APB

2016-11-16; 接受日期：2016-12-14

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171952)資助。

鄭思思,碩士研究生，研究方向?yàn)榧?xì)胞培養(yǎng)與代謝工程。E-mail: Shirley7474@7474.com。*通信作者：趙福寬,教授，博士，研究方向?yàn)榧?xì)胞培養(yǎng)與代謝工程。E-mail:zhaofukuan@sina.com

10.3969/j.issn.2095-2341.2017.02.07