钙池调控钙离子通道(soc)的细胞生理意义

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1、生物：鈣池調控鈣離子通道(SOC)的細胞生理意義編輯Wei-ChiaoChang報導在非興奮性細胞中，鈣池調控鈣離子通道(store-operatedchannels簡稱：SOC)是鈣離子進入細胞的最主要方式之一。當細胞內質網的鈣離子排出後，便會開啟細胞膜上鈣離子通道，讓細胞外的鈣離子進入細胞。而這個細胞現象被美國國家衛生研究院科學家PutneyJ稱之為：填充式鈣離子湧入理論(capacitativecalciuminflux)，也就是現在常稱的鈣池調控鈣離子通道理論(SOC)。儘管這個理論早在近二十年前就已經被提出，不過科學家們對於調控鈣池調控鈣離

2、子通道的分子機轉仍舊是所知有限。目前較為被接受的有兩個調控假說：第一個假說為：當細胞內質網的鈣離子排出後，啟動一種暫名為鈣離子湧入調節因子(calciuminfluxfactor簡稱：CIF)的未知分子，該分子經由活化磷脂水解酵素A2(PLA2)後，開啟細胞膜上鈣離子通道。第二個假說為：當細胞內質網的鈣離子排出後，會造成內質網上InsP3受體與鈣池調控鈣離子通道的蛋白質構形發生改變，InsP3受體與鈣池調控鈣離子通道透過直接的物理性交互作用(conformational-coupling)，打開細胞膜上鈣離子通道。雖然鈣池調控鈣離子通道的分子機制仍是

3、個相當難解的謎，兩個調控假說也不是盡善盡美，但撇開調控機制的細節不談，即便是鈣池調控鈣離子通道所能影響的細胞生理意義，科學家們也所知不深。史丹福大學教授LewisRS與其研究團隊發表於2000年《美國國家科學院刊》的一篇文章提到：鈣離子可以經由鈣池調控鈣離子通道(SOC)進入細胞，進而活化T細胞產生免疫反應(ProcNatlAcadSciUSA.97：10607)。不過，既然對非興奮性細胞而言，鈣池調控鈣離子通道(SOC)是鈣離子進入細胞的最主要方式之一，除了活化免疫反應之外，鈣池調控鈣離子通道(SOC)勢必肩赴著更多其他重要的細胞生理功能才是。20

4、04年牛津大學教授ParekhAB與其研究團隊則發現鈣池調控鈣離子通道(SOC)的另一個細胞生理功能。刊載於五月份《生物化學期刊》(JournalofBiologicalChemistry)的研究論文指出：鈣池調控鈣離子通道(SOC)可以參與調節細胞發炎物質－白三烯素C4(LeukotrienesC4，簡稱：LTC4)的分泌與花生四烯酸(arachidonicacid)的釋放。細胞膜磷脂代謝物－花生四烯酸可以經由環氧化酵素(cyclooxygenase)轉換後生成與發炎疼痛息息相關的前列腺素（prostaglandin）；也可以經由5-脂氧酵素(5-

5、lipoxygenase)催化後生成白三烯素(leukotriene)。白三烯素是相當重要的發炎前趨物質，白三烯素拮抗劑(LeukotrieneAntagonists)更是治療氣喘的主流藥物之一。在Parekh等人的實驗中，利用內質網鈣離子幫浦抑制劑－Thapsigargin促使細胞內質網鈣離子的排空，進而開啟鈣池調控鈣離子通道，造成細胞內鈣離子上升。隨著細胞內鈣離子濃度增加，細胞也會釋放出更多的花生四烯酸與白三烯素。如果利用鈣離子螯合物－EGTA預前處理細胞後，即便給予Thapsigargin刺激，雖然離子通道已經被開啟，但由於細胞外的所有鈣離子已

6、被EGTA所螯合，所以依然無法偵測到鈣離子進入細胞內的訊息，同樣地，細胞也無法釋放出花生四烯酸與白三烯素了。當進一步利用鈣池調控鈣離子通道抑制劑－Gd3+、2-APB前處理細胞後，儘管再次給予細胞Thapsigargin刺激。此時細胞外豐富的鈣離子雖急欲衝入細胞內，無奈鈣池調控鈣離子通道已被Gd3+、2-APB所破壞，所以鈣離子依舊無法進入細胞內，而細胞也無法更進一步釋放出花生四烯酸與白三烯素了。另一個有趣的現象是：如果將粒線體去極化後，即使細胞內質網鈣離子已經排空，也無法開啟鈣池調控鈣離子通道(SOC)，所以在細胞內還是不能偵測到鈣離子訊號，當然細

7、胞也無法釋放一些更下游、具生理功能的發炎物質了；換句話說，在影響鈣池調控鈣離子通道開啟與否的機制中，粒線體的角色更是舉足輕重。鈣池調控鈣離子通道(SOC)除了調節免疫與發炎反應之外，相信很快地會有越來越多細胞生理功能被逐漸發現；至於釐清粒線體、內質網與鈣池調控鈣離子通道間複雜的分子調控機制，應該還會延宕好一陣子！原始論文：1.ClosefunctionalcouplingbetweenCa2+releaseactivatedCa2+channels,arachidonicacidreleaseandleukotrieneC4secretion.JBi

8、olChem.May7(2004)2.Mitochondrialcontrolofcalcium-chann