李晨晨， 吳玲玲， 史新娥

(陜西省動物遺傳育種與繁殖重點實驗室，西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，動物脂肪沉積與肌肉發(fā)育實驗室， 陜西 楊凌 712100)

骨骼肌是機體最大的運動器官，約占機體重的40%，具有極高的組織活性和可塑性[1]。骨骼肌作為體內(nèi)主要的產(chǎn)熱、代謝以及內(nèi)分泌器官，支撐著機體多項生理活動[2]。骨骼肌代謝紊亂易引發(fā)一系列慢性疾病，例如肌肉減少癥、肥胖、胰島素抵抗和肌肉萎縮等[3]。骨骼肌中含有動物體總蛋白質(zhì)的50% ～ 75%，是人類膳食結(jié)構(gòu)的重要蛋白質(zhì)來源。因此，骨骼肌的質(zhì)量不僅影響機體健康，同時也決定了畜產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。

骨骼肌的正常生命活動與胞質(zhì)中Ca2+的穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)。Ca2+作為骨骼肌中主要的調(diào)節(jié)因子和信號分子，對骨骼肌的健康具有重要作用。胞質(zhì)Ca2+穩(wěn)態(tài)受肌漿網(wǎng)(sarcoplasmic reticulum, SR)興奮-收縮耦合(excitation-contraction coupling，ECC)過程的調(diào)控[4]，而胞質(zhì)Ca2+進入SR內(nèi)腔需通過肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶(sarcoplasmic / endoplasmic reticulum Ca2+ATPase, SERCA)完成。SERCA利用ATP水解產(chǎn)生的能量介導(dǎo)Ca2+的跨膜運輸，進而調(diào)節(jié)胞質(zhì)Ca2+濃度。SERCA活性受部分SR蛋白質(zhì)的調(diào)控。1975年，Kirchberber等[5]發(fā)現(xiàn)了受磷蛋白(phospholamban，PLN)，并證明其參與心肌SR中Ca2+的轉(zhuǎn)運；隨后，Tada等[6]確定了PLN通過cAMP-蛋白激酶系統(tǒng)控制心肌中Ca2+的轉(zhuǎn)運，以及在不同類型肌肉中的分布。1992年，Collins等發(fā)現(xiàn)了肌脂蛋白(sarcolipin，SLN)，并證明其在骨骼肌中高表達[7]。隨著越來越多SERCA調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)，SERCA的功能及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)也越來越清晰。

本文總結(jié)了骨骼肌細胞中SERCA的功能及其調(diào)控機制，系統(tǒng)闡述了多個功能蛋白質(zhì)對SERCA的調(diào)控作用，為治療骨骼肌相關(guān)疾病以及為畜牧業(yè)優(yōu)質(zhì)高效地生產(chǎn)肉產(chǎn)品提供新的思路和方法。

1 肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶的結(jié)構(gòu)和功能

早在1985年，MacLennan等[8]克隆并測序了兔完整SERCA的cDNA結(jié)構(gòu)，并首次提出SERCA的蛋白質(zhì)初級結(jié)構(gòu)模型，為后續(xù)SERCA研究奠定了基礎(chǔ)。直到2002年，Toyoshima等[9]更加全面系統(tǒng)地分析了SERCA的功能結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)運Ca2+期間的結(jié)構(gòu)變化。SERCA是骨骼肌細胞肌漿網(wǎng)中普遍存在的一種分子量為110 kD的膜轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)[10]，其結(jié)構(gòu)包括3部分：胞質(zhì)頭、跨膜螺旋和腔內(nèi)環(huán)[11]。SERCA胞質(zhì)頭是其主要功能區(qū)域，由3個結(jié)構(gòu)域組成：促動結(jié)構(gòu)域、磷酸化結(jié)構(gòu)域和核苷酸結(jié)構(gòu)域。促動結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)Ca2+的轉(zhuǎn)運，磷酸化結(jié)構(gòu)域和核苷酸結(jié)構(gòu)域是ATP水解發(fā)生的區(qū)域，為Ca2+的轉(zhuǎn)運提供所需的能量需求。SERCA有10多種不同的亞型，分別由3個不同的基因ATP2A1、ATP2A2和ATP2A3編碼，各自在不同組織中廣泛表達[12,13]。心肌組織中高度富集SERCA2亞型[14]，骨骼肌中主要表達SERCA1亞型[15]，而后的研究集中在SERCA1亞型上。其中，SERCA1a在成人骨骼肌快速酵解型肌纖維中大量表達，SERCA1b主要在新生兒發(fā)育期間大量表達[16,17]。SERCA3分為6種不同的亞型，主要分布在平滑肌細胞、血小板細胞以及非肌肉細胞中，對Ca2+的親和力較低[18]。因此，SERCA亞型的不同決定了其功能的多樣性及其分布。

胞質(zhì)Ca2+的穩(wěn)態(tài)主要通過SERCA來實現(xiàn)。SERCA通過SR膜去極化激活二氫吡啶受體(dihydropyridine receptor，DHPR)，進而激活Ryanodine受體1(RYR1)釋放Ca2+，觸發(fā)Ca2+調(diào)節(jié)信號通路，并促進線粒體的生物發(fā)生[2,19]；當(dāng)Ca2+濃度超過SERCA激活閾值時，其利用ATP水解產(chǎn)生的能量，逆濃度梯度將Ca2+轉(zhuǎn)運到SR中，以維持胞質(zhì)中Ca2+的穩(wěn)態(tài)，每1個ATP水解促進2個Ca2+進入SR中[20]，該過程通過ECC過程激活并完成。SERCA的含量與骨骼肌疲勞程度密切相關(guān)。SERCA 1a含量增加可導(dǎo)致Ca2+的攝入增加，從而引起胞質(zhì)Ca2+濃度降低，促進骨骼肌疲勞的發(fā)生[21,22]。有研究報道，運動可以降低SERCA1a mRNA的表達，導(dǎo)致SERCA的含量降低，從而引起SR攝取Ca2+減少[23,24]，而運動強度的不同也會造成SERCA 1a蛋白質(zhì)表達水平的改變[25]。因此，運動狀態(tài)決定了SERCA的含量，導(dǎo)致胞質(zhì)Ca2+濃度發(fā)生改變，進而影響骨骼肌的ECC過程。最終探究SERCA在骨骼肌中的功能作用可為骨骼肌相關(guān)疾病的治療提供一定理論基礎(chǔ)。

2 肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶功能的調(diào)控機制

SERCA的含量影響著骨骼肌的ECC過程，而SERCA的活性也決定了骨骼肌的生物學(xué)功能。SERCA的活性受多種SR蛋白質(zhì)的作用，其通過靶向SERCA與之結(jié)合進而發(fā)揮調(diào)控作用，例如PLN、SLN、MRLN(myoregulin)、DWORF(dwarf open reading frame)及sAnk1(small Ankyrin 1)等。下面將重點介紹其調(diào)控SERCA的作用機制。

2.1 PLN

PLN胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域與SERCA結(jié)合，通過蛋白激酶作用PLN磷酸化位點，進而降低PLN對SERCA的抑制作用。

PLN是一個分子量為6.10 kD的小跨膜蛋白質(zhì)，由52個氨基酸殘基組成，N-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由殘基1～30組成，其中前16個呈α螺旋構(gòu)象；C-端疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域由殘基31～52組成，呈α螺旋構(gòu)象[26](Fig.1)。PLN的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域中具有3個磷酸化位點，包括：Ser-10、Ser-16和Thr-17，這些位點對于調(diào)節(jié)骨骼肌細胞內(nèi)Ca2+的存儲至關(guān)重要[27]。當(dāng)胞質(zhì)中的Ca2+濃度較低時，去磷酸化的PLN與SERCA相互結(jié)合，抑制骨骼肌細胞中SERCA的活性，并降低SERCA對Ca2+的親和力[28]，從而導(dǎo)致Ca2+的運輸效率下降；胞質(zhì)Ca2+濃度較高時，鈣調(diào)素依賴型蛋白激酶II(calmodulin-dependent protein kinase II, CaMKII)被激活，其將PLN上Thr-17殘基處磷酸化[26]，從而減輕PLN對SERCA的抑制作用。CaMKII是一種特異性蛋白激酶，其功能可將Ser/Thr殘基磷酸化。PLN調(diào)節(jié)的第2種機制是通過β-腎上腺素的刺激和蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)將PLN的Ser-16殘基處磷酸化[29]。PLN調(diào)節(jié)的第3種機制通過激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)將PLN的Ser-10殘基處磷酸化，以減輕對SERCA的抑制，從而提高骨骼肌的收縮和松弛能力。去磷酸化的PLN是SERCA的抑制劑，PLN的磷酸化可解除這種抑制作用。通過PKA磷酸化Ser-16、PKC磷酸化Ser-10和CaMKII將Thr-17磷酸化，可將SERCA的活性提高2～3倍，從而提高松弛速率[30,31]。

Fig.1 The transmembrane structure of SERCA-related functional proteins All the transmembrane domains of PLN, SLN, MRLN, DWORF and sAnk1 contain α-helix. The first 16 amino acid residues of PLN cytoplasmic domain present α-helical conformation, and amino acid residues between 5 and 10 of MRLN cytoplasmic domain present β-folded layer conformation. The other amino acid residues are irregular

PLN在心肌細胞和骨骼肌細胞中均有表達，心肌細胞中高表達，骨骼肌細胞中表達相對較低。有研究報道，在小鼠骨骼肌去除神經(jīng)后，PLN對SERCA的結(jié)構(gòu)性調(diào)節(jié)受阻，導(dǎo)致SERCA轉(zhuǎn)運Ca2+的效率發(fā)生改變[32]，說明PLN對SERCA功能有抑制作用。而在慢速氧化性肌纖維中過表達PLN可引發(fā)肌肉重塑，導(dǎo)致SR轉(zhuǎn)運Ca2+降低，從而引起肌肉萎縮和無力[33,34]，表明PLN與肌肉的收縮有著密不可分的聯(lián)系。骨骼肌衛(wèi)星細胞的增殖分化以及肌纖維類型的轉(zhuǎn)化水平?jīng)Q定了骨骼肌的功能。Park等[35]發(fā)現(xiàn)，肌肉分化可誘導(dǎo)鵪鶉成肌細胞中PLN表達水平升高，由此可以說明PLN與骨骼肌的分化和生長發(fā)育存在一定關(guān)系。PLN與SLN具有高度同源性，而SLN在骨骼肌產(chǎn)熱方面具有重要作用，所以PLN在骨骼肌產(chǎn)熱方面可能也存在一定作用[36,37]，但是具體的作用機制尚不清楚，需進一步深入研究，這也將成為今后研究PLN的另一個突破口。

2.2 SLN

SLN依靠內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域27～31殘基RSYQY序列以及Thr-5殘基的磷酸化，進而發(fā)揮對SERCA的抑制作用。

SLN是一個分子量為3.81 kD，由31個氨基酸殘基組成的小跨膜蛋白質(zhì)[38]。其結(jié)構(gòu)與PLN具有高度同源性，N-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由殘基1～7組成；疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域由殘基8～26組成，呈現(xiàn)α螺旋構(gòu)象；C-端親水性內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域由殘基27～31組成(Fig.1)。胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域保守性較低，但內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域具有高度保守性[39]。Gorski等[40]發(fā)現(xiàn)，SLN對SERCA的抑制作用主要依靠內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域27～31殘基RSYQY序列。序列RSYQY被轉(zhuǎn)換成具有特殊功能的跨膜螺旋，使其對SERCA具有抑制作用。之后，相繼有研究證明，SLN的殘基Thr-5具有高度保守性，可被Ser/Thr激酶和CaMKII磷酸化[41]，但具體的作用機制仍不清楚，這可能是研究SLN的未來方向。SLN抑制SERCA轉(zhuǎn)運Ca2+的形式主要分為3種：通過降低SERCA轉(zhuǎn)運Ca2+的最大速率(Vmax)，這一點與PLN相反；降低SERCA對Ca2+的親和力；降低水解每個ATP分子運輸Ca2+的數(shù)量，最大程度達到抑制SERCA活性的作用[42]。

自Smith等[43]發(fā)現(xiàn)SLN影響骨骼肌的產(chǎn)熱以來，越來越多的文獻證明，當(dāng)SLN與SERCA結(jié)合時允許ATP水解發(fā)生，但由于Ca2+回到胞質(zhì)，而進入SR的Ca2+減少，SERCA需要水解更多的ATP來運輸釋放的Ca2+，因此會產(chǎn)生大量熱量[44]。SLN可促進骨骼肌中的氧化代謝以滿足增加的代謝需求，以此可以消耗體內(nèi)多余的脂肪，用于治療肥胖以及相關(guān)代謝疾病[45]。有趣的是，與SLN不同，PLN缺乏不會引發(fā)小鼠肥胖[46]，這可能也是PLN在骨骼肌產(chǎn)熱方面研究較少的原因。在肌肉中，過表達SLN的小鼠能夠進行耐力運動，并且能夠抵抗疲勞[47]。這表明，對骨骼肌中肌纖維類型轉(zhuǎn)化存在一定關(guān)系，使慢速氧化性肌纖維占比增加。而SLN的缺失加劇了因PLN過表達造成的肌無力[48]。由此說明，SLN的表達會影響運動相關(guān)基因的表達，嚴(yán)重影響了骨骼肌的功能。有研究顯示，衰老骨骼肌細胞中，SLN的表達上調(diào)，并伴隨著肌肉纖維化疾病的發(fā)生[49]，而過表達SLN可降低杜氏營養(yǎng)不良癥(Duchenne Muscular Dystrophy，DMD)的表型[50,51]。因此，調(diào)控SERCA的活性可從SLN作為切入點，為治療肌肉纖維化和DMD等相關(guān)骨骼肌疾病提供新思路。

2.3 MRLN

Myoregulin(MRLN)與SLN高度相似，與SERCA結(jié)合相同的位點，共同調(diào)控SERCA的功能。

MRLN是一個分子量為5.18 kD，由46個氨基酸殘基組成的小跨膜蛋白質(zhì)。在MRLN轉(zhuǎn)錄本138 bp的第3外顯子上，含有1個微小的開放閱讀框(ORF)，在小鼠和人之間高度保守，并且在胚胎發(fā)育和成年期的骨骼肌中表達。MRLN的N-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由殘基1～19組成，其中殘基5～10呈β折疊層構(gòu)象；疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域由殘基20～43組成，呈現(xiàn)α螺旋構(gòu)象；C-端親水性內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域由殘基44～46組成[52](Fig.1)。MRLN與PLN和SLN的結(jié)構(gòu)具有高度相似性，與SERCA結(jié)合的位點一致[53,54]，并且共享一個共同的疏水結(jié)合基序。因此，MLRN作用SERCA調(diào)控Ca2+的方式與PLN和SLN相同。

然而，MRLN的表達與PLN和SLN存在一定差異，MLRN主要在成年小鼠骨骼肌中豐富表達。Zhang等[55]發(fā)現(xiàn)，MLRN是調(diào)節(jié)肌腱炎的關(guān)鍵基因，但其對肌腱炎的調(diào)控機制尚不清楚。Ferreira等[56]發(fā)現(xiàn)，MLRN可導(dǎo)致肌肉疲勞，是肌肉性能的負(fù)調(diào)節(jié)劑，這與SLN的作用不同，可能分別調(diào)控著不同類型肌纖維的表達。對于老年人肌肉性疾病(例如肌萎縮性側(cè)索硬化或脊髓性肌萎縮)[57]來說，MLRN可作為一些藥物的治療靶點。

2.4 DWORF

DWORF通過磷酸化位點，與SERCA的抑制區(qū)域結(jié)合，阻斷PLN、SLN或MLRN對SERCA的抑制，發(fā)揮正調(diào)控的作用。

DWORF是一個分子量為3.8 kD，由34個氨基酸殘基組成的小跨膜蛋白質(zhì)。其中，N-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由殘基1～11組成；疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域由殘基12～33組成，呈現(xiàn)α螺旋構(gòu)象；C-端親水性內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域由殘基34組成，呈非螺旋結(jié)構(gòu)[58](Fig.1)。胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域保守性較低，但可能存在3個磷酸位點：Ser-6，Thr-7和Ser-9[59]，這些位點為治療骨骼肌疾病提供新的治療手段。DWORF是目前發(fā)現(xiàn)的唯一正調(diào)控SERCA的跨膜蛋白質(zhì)，DWORF與SERCA的抑制區(qū)域結(jié)合，阻止PLN、SLN或MLRN等與SERCA結(jié)合，阻斷其抑制作用[60]。目前，DWORF在心肌細胞中研究較多[61,62]，在骨骼肌中研究較少，這可能與DWORF在骨骼肌中表達量較低的原因有關(guān)。Valberg等[63]發(fā)現(xiàn)，在復(fù)發(fā)性勞累性橫紋肌溶解癥(recurrent exertional rhabdomyolysis，RER)的馬和正常馬中DWORF的編碼序列相同，不存在變異，因此說明DWORF與RER疾病不存在關(guān)系。Nelson等[58]證明了缺乏DWORF時，骨骼肌中Ca2+的清除和肌肉的松弛以及SERCA活性的降低都有所延遲，這也驗證了DWORF對SERCA的正調(diào)控作用。至今未有相關(guān)報道證實DWORF與骨骼肌產(chǎn)熱及相關(guān)能量代謝之間存在聯(lián)系，相信在不久的未來，DWORF對骨骼肌的作用能得到全面證實，揭開這一大謎團。

2.5 sAnk1

sAnk1作為SERCA的抑制劑，還能降低SLN對SERCA的抑制作用。

sAnk1是一種分子量為17 kD的跨膜蛋白質(zhì)，由155個氨基酸殘基組成[64]。sAnk1在SR膜上的定位方向與SLN完全相反，其N-端親水性內(nèi)腔結(jié)構(gòu)域由殘基1～54組成；疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域由殘基55～73組成，呈現(xiàn)α螺旋構(gòu)象；C-端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由殘基74～155組成[65](Fig.1)。sAnk1是調(diào)控骨骼肌SERCA的跨膜蛋白質(zhì)中最大的功能蛋白質(zhì)。sAnk1與SLN具有高度同源性，其跨膜結(jié)構(gòu)域有29%的同一性和53%的保守性，總體相似度高達82%，并且sAnk1與PLN序列相似性達到76%，與MLRN相似性較低，約47%[66]。這也說明，sAnk1對SERCA的調(diào)控方式與PLN和SLN一致。有趣的是，sAnk1和SLN均作為SERCA的抑制劑，并且sAnk1與SLN共有2個殘基Val-19和Leu-21(sAnk1的Val-10和Leu-8)[67]，而sAnk1與SLN相互作用降低了SLN對SERCA活性的抑制，介導(dǎo)了SLN降低SERCA對Ca2+的親和力[68]。sAnk1與SERCA的相互作用影響著骨骼肌的生物發(fā)生。Toral-Ojeda等[69]在鈣蛋白酶-3基因(calpain 3，CAPN3)突變引起的肌肉營養(yǎng)不良癥中發(fā)現(xiàn)，sAnk1有所減少。因此，sAnk1的鑒定與研究對于肌肉生理學(xué)的治療和發(fā)展具有重大意義。

2.6 胞質(zhì)蛋白質(zhì)

胞質(zhì)蛋白質(zhì)(thyroid adenoma associated, THADA)和肌鈣腔蛋白(sarcalumenin,SAR)作為胞質(zhì)區(qū)域中調(diào)控SERCA的蛋白質(zhì)，共同調(diào)節(jié)骨骼肌的功能。

THADA是一種在進化過程中相對保守，位于胞質(zhì)區(qū)域調(diào)控SERCA功能的蛋白質(zhì)，其分子量在220 kD左右，約由1 954個氨基酸殘基組成[70]。THADA作為甲狀腺腺瘤相關(guān)基因，相關(guān)研究集中于甲狀腺腺瘤方面[71]。有研究報道提出，THADA可作為2型糖尿病的治療靶點[72]。隨著世界科研水平的提高，發(fā)現(xiàn)THADA對SERCA也存在一定的調(diào)控作用。Moraru等[73]發(fā)現(xiàn)，THADA的敲除可導(dǎo)致SERCA活性升高以及Ca2+水平的增加，證明THADA是SERCA的抑制劑。由于SERCA需要水解更多的ATP來運輸釋放的Ca2+，將產(chǎn)生更多的熱量，因此THADA與骨骼肌的產(chǎn)熱緊密相關(guān)，這一點與SLN相同。在此之前，Cardona等[74]發(fā)現(xiàn)，THADA進化與寒冷氣候的適應(yīng)有關(guān)，這與Moraru等的研究結(jié)論不謀而合。

SAR是一個由932個氨基酸殘基組成，分子量大于100 kD的胞質(zhì)區(qū)域蛋白質(zhì)。SAR為SERCA的正調(diào)控蛋白質(zhì)，SAR與SERCA相互作用可增強SERCA的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，并促進Ca2+進入到SR中[75]。SAR基因敲除可以增強小鼠骨骼肌的抗疲勞性[76]，這與SLN的功能也恰恰相反。Dowling等[77]在Dp427缺失引起的肌肉營養(yǎng)不良癥中，發(fā)現(xiàn)SAR的表達量升高，說明SAR可能對治療Dp427缺失引起的肌肉營養(yǎng)不良癥存在一定作用。

2.7 其他蛋白質(zhì)

骨骼肌多項活動均需要Ca2+的參與，而Ca2+的穩(wěn)態(tài)受到SR中SERCA的調(diào)控。近年來，隨著人們對骨骼肌中能量代謝以及其他生物發(fā)生過程的深入研究，對骨骼肌細胞中的SERCA及相關(guān)調(diào)控蛋白質(zhì)有了更多的了解，但仍需要進一步的研究。調(diào)控骨骼肌細胞SERCA的蛋白質(zhì)錯綜復(fù)雜，Sarcolamban(SCL)的兩個亞型(SCL-A，SCL-B)[78]、Endoregulin(ELN)和Another-regulin(ALN)等[79,80]調(diào)控蛋白質(zhì)，它們分別在心肌細胞和內(nèi)皮、上皮細胞中表達，骨骼肌細胞中并未檢測到，但其結(jié)構(gòu)與功能同PLN、SLN等相似，與SERCA的作用機制也一致，因此推測它們對骨骼肌組織生理學(xué)和病理學(xué)研究具有一定作用。也有一些蛋白質(zhì)不直接調(diào)控骨骼肌細胞SERCA，而是通過結(jié)合分子伴侶形成復(fù)合物后發(fā)揮作用，例如：鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin，CRT)是一個分子量為46 kD的跨膜蛋白質(zhì)[81]，通過與ERp57結(jié)合進而調(diào)控SERCA對Ca2+的結(jié)合[82]；富組氨酸鈣結(jié)合蛋白(histidine-rich calcium-binding protein, HRC是一個由699個氨基酸殘基組成，分子量為80.2 kD的胞質(zhì)區(qū)域蛋白質(zhì)[83]，它通過與三聯(lián)蛋白(triadin，TRI)結(jié)合并相互作用進而抑制SERCA 對Ca2+的調(diào)控[84]；另有一些Ca2+調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，例如：集鈣蛋白1(calsequestrin 1, CASQ1)和集鈣蛋白(calsequestrin 2, CASQ2)、α肌動蛋白(α-actin)等，雖然他們主要調(diào)控Ca2+，與SERCA無直接聯(lián)系，但他們之間可能通過Ca2+的濃度存在一定反饋調(diào)控作用。

3 問題與展望

SERCA的活性決定了骨骼肌的質(zhì)量與功能，同時SERCA的活性又受到PLN、SLN、MRLN、DWORF、sAnk1、THADA、SAR等功能蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)。SR膜通過去極化激活DHPR，進而激活RYR1釋放Ca2+；當(dāng)Ca2+濃度超過SERCA激活閾值時，它就利用ATP水解產(chǎn)生的能量，逆濃度梯度將Ca2+轉(zhuǎn)運到SR中，PLN、SLN、MRLN、sAnk1及THADA發(fā)揮抑制作用；DWORF和SAR起促進作用，期間伴隨著熱量的產(chǎn)生(見Fig.2)。

隨著中國老齡化人口的增加，骨骼肌疾病也是嚴(yán)重影響中老年人群健康的一大問題。SR作為人體Ca2+的最大儲存庫，研究SR也成為了治療骨骼肌疾病的關(guān)鍵切入點。當(dāng)骨骼肌發(fā)生疾病時，SR中Ca2+攝取受損，靶向SERCA是治療骨骼肌疾病的一種有前景的治療策略，而調(diào)控SERCA活性的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)以及具體的作用機制，現(xiàn)在仍不清楚？另一方面，骨骼肌是代謝產(chǎn)物的主要消耗者，激活非顫栗性產(chǎn)熱可能增加能量消耗，而這種產(chǎn)熱機制能否作為治療肥胖疾病的有效手段？然而，關(guān)于這些機制在不同哺乳物種屬中的作用，仍了解的少之又少。雖然現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明這幾種機制都被激活，但這些機制在急性冷暴露和逐漸冷適應(yīng)中的獨特作用仍不清楚。為什么某些物種優(yōu)先利用棕色脂肪而不是肌肉？相反，為什么棕色脂肪在某些物種中進化而其他物種(鳥類)沒有？以及這幾種機制是否能夠彌補其他機制的損失仍然不得而知。如今，這些調(diào)控SERCA的功能蛋白質(zhì)序列都比較明確，例如SLN從魚類到人類高度保守，這表明SLN在多種動物體內(nèi)起到調(diào)控作用。然而，SLN是否在所有脊椎動物中都具有相同的功能仍有待確定？

在骨骼肌疾病的背景下，除了使用基因療法直接靶向SERCA[85]之外，未來的研究還應(yīng)該側(cè)重改變SERCA調(diào)節(jié)機制的策略，特別是翻譯后修飾，例如磷酸化：通過控制PKA、PKC和CaMKII等蛋白激酶的活性，進而調(diào)控其功能蛋白質(zhì)的活性，最終作用于SERCA[86]；糖基化：通過添加內(nèi)切糖苷酶，進而調(diào)節(jié)SERCA對Ca2+的親和力[87]；乙?；和ㄟ^去乙?；窼irtuin (SIRT)調(diào)節(jié)SERCA的乙?；M而調(diào)控其功能[88]。在骨骼肌中，調(diào)控SERCA功能的蛋白質(zhì)，雖然分子量小，但對于骨骼肌的功能至關(guān)重要，起著較大蛋白質(zhì)可能存在的作用，例如：調(diào)節(jié)酶活性、細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞區(qū)室間穿梭以及細胞表面信號傳導(dǎo)。探究SERCA與相關(guān)功能蛋白質(zhì)的作用機制，可以為治療骨骼肌代謝紊亂相關(guān)的肌肉疾病提供治療依據(jù)，也為防止和預(yù)防相關(guān)疾病的發(fā)生提供策略。正如人們長期以來一直忽視microRNA一樣，生物學(xué)領(lǐng)域神奇微小的生物活性肽世界迫切需要去發(fā)現(xiàn)，骨骼肌的生物發(fā)生和SERCA的調(diào)控機制亟待去探索。