PM-ER間における緻密なCaイオン制御 (Nature Communications 2014年4月17日号掲載論文)




2019年1月10日号のCellに掲載の「Mid-range Ca2+ signalling mediated by functional coupling between store-operated Ca2+ entry and IP3-dependent Ca2+ release. (SOCEによるCa 2+流入とIP 3依存性Ca 2+放出の間の機能的結合により媒介される中域Ca 2+シグナル伝達。)」という論文で、カタールDepartment of Physiology and Biophysics, Weill Cornell Medical College in Qatarの Dr. Khaled Machacaらによる研究。*1






The versatility and universality of Ca2+ signals stem from the breadth of their spatial and temporal dynamics. Spatially, Ca2+ signalling is well studied in the microdomain scale, close to a Ca2+ channel, and at the whole-cell level. However, little is known about how local Ca2+ signals are regulated to specifically activate spatially distant effectors without a global Ca2+ rise. Here we show that an intricate coupling between the inositol 1,4,5 trisphosphate (IP3) receptor, SERCA pump and store-operated Ca2+ entry (SOCE) allows for efficient mid-range Ca2+ signalling. Ca2+ flowing through SOCE is taken up into the ER lumen by the SERCA pump, only to be re-released by IP3Rs to activate distal Ca2+-activated Cl− channels (CaCCs). This CaCC regulation contributes to setting the membrane potential of the cell. Hence functional coupling between SOCE, SERCA and IP3R limits local Ca2+ diffusion and funnels Ca2+ through the ER lumen to activate a spatially separate Ca2+ effector.


Ca2+シグナルの汎用性と普遍性は、その空間的および時間的ダイナミクスの幅に由来します。Ca2+シグナル伝達の空間的な制御は、Ca2+チャネルに近い領域であるミクロドメインのスケールおよび、細胞全体のレベルでよく研究されています。 しかし、局所的なCa2+シグナルがどのように調節されて、「細胞全体的なCa2+の上昇なしに」、空間的に離れたエフェクターを特異的に活性化するかについてはほとんど知られていません。 この論文では、イノシトール1,4,5三リン酸(IP3)受容体[*ER→cytosolにCaを逃がすチャネルとして働く受容体]、SERCAポンプ[*cytosol→ERへのCaイオン汲み上げポンプ]、およびストア作動性Ca2+エントリー(SOCE)間の複雑なカップリングにより、効率的な中域Ca2 +シグナル伝達が可能になることを示します。 SOCEを流れるCa2+は、SERCAポンプによってER内腔に取り込まれ、IP3Rによってのみ再放出され、遠位のCa2+活性化型Cl-チャネル(CaCC)[*Caイオンによって活性化されるClイオンのチャネル]を活性化します。 このCaCC規制は、細胞の膜電位の形成に貢献しています。 したがって、SOCE、SERCA、およびIP3R間の機能的結合は、局所的なCa2+拡散を制限し、ERルーメンを通してCa2+を流すことで、空間的に離れたCa2+エフェクターを活性化します。