ERからの持続的なCa漏洩によりCaイオンの波ダイナミクスを切り替える (journal of cellular physiology 2016年8月9日号掲載論文)

結論から言うと、IP3の導入により、持続的にERのCaイオンを欠乏させると、ストア作動性Caイオン流入が常にONになることで、Caシグナリングのオシレーションが消え、持続的なCaシグナルになることを示した論文。

2016年8月9日号のjournal of cellular physiologyに掲載の「Store‐Operated Ca2+ Entry in Oocytes Modulate the Dynamics of IP3‐Dependent Ca2+ Release From Oscillatory to Tonic (卵母細胞におけるストア作動性Ca 2+エントリーは、IP3依存性のCa 2+放出ダイナミクスの様式を、Oscillatoryな* ダイナミクスを、Tonicな* ダイナミクスへと調節する)」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

*Oscillatoryな：振動性のある（変動している感じ）

*Tonicな：持続性のある（ロバストな感じ）

興味を持たれた方はabstractもどうぞ。

Ca²⁺ signaling is ubiquitous and mediates various cellular functions encoded in its spatial, temporal, and amplitude features. Here, we investigate the role of store‐operated Ca²⁺ entry (SOCE) in regulating the temporal dynamics of Ca²⁺ signals in Xenopus oocytes, which can be either oscillatory or tonic. Oscillatory Ca²⁺ release from intracellular stores is typically observed at physiological agonist concentration. When Ca²⁺ release leads to Ca²⁺ store depletion, this triggers the activation of SOCE that translates into a low‐amplitude tonic Ca²⁺ signal. SOCE has also been implicated in fueling Ca²⁺ oscillations when activated at low levels. Here, we show that sustained SOCE activation in the presence of IP₃ to gate IP₃ receptors (IP₃R) results in a pump‐leak steady state across the endoplasmic reticulum (ER) membrane that inhibits Ca²⁺ oscillations and produces a tonic Ca²⁺ signal. Tonic signaling downstream of SOCE activation relies on focal Ca²⁺ entry through SOCE ER‐plasma membrane (PM) junctions, Ca²⁺ uptake into the ER, followed by release through open IP₃Rs at distant sites, a process we refer to as “Ca²⁺ teleporting.” Therefore, sustained SOCE activation in the presence of an IP₃‐dependent “leak” pathway at the ER membrane results in a switch from oscillatory to tonic Ca²⁺ signaling.

(私訳と勝手な注釈) 

Ca 2+シグナル伝達は細胞の中でユビキタスに存在し、その空間的、時間的、および増幅されるという特性により、さまざまな細胞機能を媒介します。この論文では、アフリカツメガエル卵母細胞のCa 2+シグナルの時間的ダイナミクス[*つまり、Oscillatoryなのか、Tonicなのか]を、ストア操作Ca 2+エントリー（SOCE）が制御しているのか調査しました。細胞内貯蔵からのOscillatoryな Ca 2+放出は、通常、生理的アゴニスト濃度[*恐らく、ストアからの放出を促進するIP₃RのアゴニストであるIP₃の濃度のことを指す]で観察されます。 Ca2 +の放出により、ストアのCa2 +が減少すると、SOCEが活性化され、Oscillationレベルの低い持続性Ca2 +シグナルに変換されます。 SOCEは、低レベルで活性化されると、Ca2 +の振動を亢進させるという報告もされています。本論文では、IP3受容体（IP3R）リガンドのIP3の存在下での持続的なSOCE活性化により、小胞体（ER）膜全体でポンプリークの定常状態[*常にERからCaが放出されている状態]が生じ、Ca2 +のOscillationが抑制され、tonicな Ca2 +シグナルが生成されることを示します *2。この状態で動いているCaシグナリングを追うと、ERプラズマ膜（PM）接合部を介した局所的なCa2 +流入(SOCE)による、「ERへのCa2 +取り込み」、その後、SOCEとは離れた場でのIP3Rによる「Ca放出」が起きています。著者らは、このプロセスを “Ca²⁺ teleporting”と名付けました。まとめると、ER膜におけるIP3依存性の「リーク」を誘導した場合、持続的なSOCE活性化により、OscillatoryなCa2 +シグナルからTonicなCa2 +シグナルへの切り替えが起こります。

*1:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jcp.25513

*2:SOCEの分子機構として、ERには、「ER全体のCa濃度低下」を感知した上で、それを一定に保つセンサーが存在する。STIM1という。