Kanał aktywowany uwalnianiem wapnia
| Aktywowane uwalnianiem wapnia białko kanału wapniowego 1 (olf186-F) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Oraj | ||||||||
| Pfam | PF07856 | ||||||||
| InterPro | IPR012446 | ||||||||
| TCDB | 1.A.52 | ||||||||
| Nadrodzina OPM | 234 | ||||||||
| Białko OPM | 4hkr | ||||||||
| |||||||||
Kanały aktywowane uwalnianiem wapnia (CRAC) to wyspecjalizowane kanały jonowe Ca 2+ błony komórkowej . Kiedy jony wapnia (Ca 2+ ) są wyczerpane z retikulum endoplazmatycznego (główny magazyn Ca 2+ ) komórek ssaków , kanał CRAC jest aktywowany w celu powolnego uzupełnienia poziomu wapnia w retikulum endoplazmatycznym . Rodzina kanałów Ca2 + aktywowanych uwalnianiem Ca2 + (CRAC) (CRAC-C) (TC# 1.A.52) jest członkiem nadrodziny ułatwiających dyfuzję kationów (CDF) . Białka te zazwyczaj mają od 4 do 6 transbłonowych kluczy α-helikalnych (TMS). 4 kanały TMS CRAC powstały w wyniku utraty 2TMS z nośników 6TMS CDF, co jest przykładem „ odwrotnej” ewolucji .
Homologia
Istnieje kilka białek należących do rodziny CRAC-C. Listę obecnie sklasyfikowanych członków rodziny CRAC-C można znaleźć w Bazie Danych Klasyfikacji Transporterów . Ta klasyfikacja opiera się na podobieństwie sekwencji, które również pokrywa się z funkcjonalnymi i strukturalnymi podobieństwami między homologami.
Struktura
Prawie wszystkie homologi CRAC mają długość około 250 reszt, ale niektóre mają długość do 100 reszt (np. Drosophila melanogaster Olf186-F, TC# 1.A.52.1.5 ).
Białko błony komórkowej „Orai” ( ORAI1 i ORAI2 u ludzi) tworzy pory kanału CRAC. Białko ORAI1 jest składnikiem strukturalnym kanału wapniowego CRAC . ORAI1 oddziałuje z STIM1 . STIM1 jest białkiem transbłonowym retikulum endoplazmatycznego (ER). STIM1 może wykrywać stężenie Ca 2+ wewnątrz ER. Kiedy stężenie Ca 2+ wewnątrz ER staje się niskie, białka STIM1 agregują i oddziałują z ORAI1 znajdującym się w błonie powierzchniowej komórki. Kiedy stężenie Ca 2+ wewnątrz ER zbliża się do górnej wartości zadanej, inne białko SARAF ( TMEM66 ) łączy się ze STIM1, inaktywując magazynowany kanał wapniowy (SOCE).
Strukturę krystaliczną Orai z Drosophila melanogaster określono przy rozdzielczości 3,35 angstremów (). Kanał wapniowy składa się z heksamerycznego zespołu podjednostek Orai rozmieszczonych wokół centralnego poru jonowego. Pory przechodzą przez błonę i rozciągają się do cytozolu. Pierścień reszt glutaminianu po swojej zewnątrzkomórkowej stronie tworzy filtr selektywności. Region zasadowy w pobliżu strony wewnątrzkomórkowej może wiązać aniony, które mogą stabilizować stan zamknięty. Architektura kanału znacznie różni się od innych kanałów jonowych i zapewnia wgląd w zasady selektywnego przenikania wapnia i bramkowania.
Funkcjonować
W komórkach niepobudzalnych elektrycznie (tj. komórkach krwi) napływ Ca2 + jest niezbędny do regulowania wielu kinetycznie odrębnych procesów obejmujących egzocytozę, kontrolę enzymów, regulację genów, wzrost i proliferację komórek oraz apoptozę. Wydaje się, że pojemnościowe wprowadzanie wapnia jest również głównym sposobem przekazywania sygnału . Głównym szlakiem wnikania Ca 2+ w tych komórkach jest szlak związany z magazynowaniem, w którym opróżnianie wewnątrzkomórkowych magazynów Ca 2+ aktywuje napływ Ca 2+ (wejście Ca 2+ zależne od magazynowania lub pojemnościowe wejście Ca 2+ ). Jest to często określane jako prąd sterowany magazynem lub SOC.
Powszechny mechanizm generowania takich cytoplazmatycznych sygnałów wapniowych obejmuje receptory, które są sprzężone z aktywacją fosfolipazy C. Fosfolipaza C wytwarza 1,4,5-trifosforan inozytolu (IP3), który z kolei pośredniczy w uwalnianiu Ca 2+ z wewnątrzkomórkowych zapasy (składniki retikulum endoplazmatycznego), umożliwiające uwalnianie wapnia do cytozolu. W większości komórek spadek stężenia Ca 2+ w świetle organelli przechowujących Ca 2+ następnie aktywuje kanały Ca 2+ błony komórkowej .
Kompleks STIM
STIM1 jest białkiem czujnikowym Ca 2+ wyspecjalizowanym w sygnalizacji elektrycznej w retikulum endoplazmatycznym (ER). Współdziała i pośredniczy w zależnej od sklepu regulacji zarówno kanałów Orai1, jak i TRPC1. SOC zależny od TRPC1 + STIM1 wymaga funkcjonalnego Orai1. STIM1 to mechanistyczne „brakujące ogniwo” między ER a błoną plazmatyczną. Białka STIM wyczuwają wyczerpywanie się luminalnego Ca 2+ z ER i wyzwalają aktywację kanałów CRAC w błonie powierzchniowej po wyczerpaniu zapasów Ca 2+ . Proces obejmuje oligomeryzację, a następnie translokację do połączeń przylegających do błony plazmatycznej, dzięki której kanały CRAC organizują się w klastry, a następnie otwierają, aby doprowadzić do wejścia SOC.
Limfocyty
Podstawowy mechanizm przedostawania się Ca 2+ zewnątrzkomórkowego do limfocytów obejmuje kanały CRAC. STIM1 jest kluczowym elementem mechanizmu napływu CRAC do limfocytów, działając jako czujnik niskiego stężenia Ca 2+ w ER i aktywator selektywnego kanału Ca 2+ ORAI1 w błonie plazmatycznej. Yarkoni i Cambier (2011) podali, że ekspresja STIM1 różni się w mysich limfocytach T i B; dojrzałe komórki T wyrażają około 4 razy więcej STIM1 niż dojrzałe komórki B. Poprzez fizjologiczny zakres ekspresji, poziomy STIM1 określają wielkość odpowiedzi napływu Ca2 + , które następują po wywołanym przez BCR wyczerpywaniu zapasów wewnątrzkomórkowych.
SCID
Stymulacja antygenem komórek odpornościowych wyzwala wejście Ca 2+ przez tetrameryczne kanały Ca 2+ aktywowane uwalnianiem Ca 2+ (CRAC), promując odpowiedź immunologiczną na patogeny poprzez aktywację czynnika transkrypcyjnego NFAT. Komórki od pacjentów z jedną postacią dziedzicznego zespołu ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID) są wadliwe pod względem funkcji wejścia Ca 2+ sterowanego magazynem i kanału CRAC. Wada genetyczna u tych pacjentów wydaje się dotyczyć ORAI1 (białko TM 142A; TMEM142a), które zawiera cztery domniemane segmenty transbłonowe. Pacjenci z SCID są homozygotami pod względem pojedynczej mutacji zmiany sensu w ORAI1, a ekspresja ORAI1 typu dzikiego w komórkach T SCID przywraca magazynowany napływ Ca2 + i prąd CRAC (ICRAC).
SOCE
Wprowadzanie wapnia sterowane magazynem (SOCE) służy do regulacji podstawowego wapnia, uzupełniania wewnątrzkomórkowych zapasów Ca 2+ i wykonywania szerokiego zakresu specjalistycznych czynności. STIM i Orai są niezbędnymi składnikami umożliwiającymi odtworzenie aktywowanych uwalnianiem Ca 2+ kanałów Ca 2+ (CRAC), które pośredniczą w SOCE. Palty i in. (2012) opisali identyfikację molekularną SARAF jako negatywnego regulatora SOCE. Jest to białko rezydujące w błonie retikulum endoplazmatycznego, które łączy się ze STIM, aby ułatwić powolną inaktywację SOCE zależną od Ca2 + . SARAF odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu cytozolowych sygnałów Ca 2+ i określaniu zawartości głównych wewnątrzkomórkowych zapasów Ca 2+ , co prawdopodobnie odgrywa ważną rolę w ochronie komórek przed przepełnieniem Ca 2+ .
