时间：2015-12-20 17:14:47 所属分类：基础医学 浏览量:
1、概述 1.1CaN发现 钙调神经磷酸酶(CalcinurinCaN)也称依赖钙调蛋白的磷酸酯酶、神经贮钙蛋白、蛋白磷酸酶2B(PP2B)，首次由张槐耀教授、王学荆教授在猪脑中提纯成功，后由Klee将其命名为Calcinurin，汉译为钙调神经磷酸酶，是目前所发现的唯一受Ca2+和钙调
1、概述
1.1CaN发现
钙调神经磷酸酶(CalcinurinCaN)也称依赖钙调蛋白的磷酸酯酶、神经贮钙蛋白、蛋白磷酸酶2B(PP2B)，首次由张槐耀教授、王学荆教授在猪脑中提纯成功，后由Klee将其命名为Calcinurin，汉译为钙调神经磷酸酶，是目前所发现的唯一受Ca2+和钙调素(CaM)调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶。
1.2CaN分布、编码基因及组成
CaN在真核生物中具有高度保守性，广泛存在于各组织脏器中，动物脑内含量最高，提示CaN可能是参与多种细胞功能调节的多功能信号酶，与疾病的发生有关。CaN是由一个催化亚单位(CnA)和一个调节亚单位(CnB)组成的异源二聚体。其中CNA和CNA分别位于4号、10号(10q21y7q22)染色体上，CaNB位于2号(p16yp15)染色体上，其复杂的同工酶形式是通过选择性剪接产生的。A亚基(CNA)是全酶的活性中心，分子量61kD，包括5个不同结构域，其中最为重要的是:催化区、CnB结合区、CaM结合区及自动抑制区，后者与钙调素结合域缺失后会导致CaN持续激活，而当CaM结合域向后弯曲，形成螺旋状封闭酶的底物结合区域起到了抑制磷酸酶活性的作用。
1.3CaN调节机制及酶学特性
Ca2+是CaN的上游信号分子，具体过程如下:结合2个Ca2+的CaM可以与CaN形成复合物，但无活力，只有再结合上1-2个Ca2+后才有活性，这样Ca2+浓度持续升高才是激活CaN过程的限速步骤，而不是CaM与CaN的结合，持续激活的CaN又可负反馈调节细胞内游离Ca2+浓度。CaN内还含有一个双核的金属中心，分别是Zn2+和Fe3+，Wang等发现，Zn2+和Fe3+位点的氧化损伤引起酶的失活,除此之外,CaN还可以被Mn2+、Ni2+等活化。内源性抑制剂，如丝/苏氨酸蛋白磷酸酶是自身特异的抑制剂，外源性抑制剂如环孢素A(cyclosporin，CsA)、FK-506对CaN的活性有负性调节作用。CaN能催化多种Ser/Thr残基已磷酸化的蛋白去磷酸化，催化底物包括两大类:蛋白底物和非蛋白底物，蛋白底物有酪蛋白、组蛋白、鱼精蛋白等，非蛋白底物有硝基苯磷酸(PNPP)。
2、CaN信号转导机制
2.1丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路
Ca2+浓度持续升高活化依赖Ca2+/钙调蛋白(CaM)的CaN，活化T细胞核因子(NuclearFactorofActivatedTCells，NF-AT)，随后激活多条细胞内信号转导通路，如MAPK通路，MAPK是胞外信号转导至胞内重要的通路，包括P38MAPK通路、ERK通路等，机制可能是:通过CaN对底物蛋白去磷酸化，使p38MAPK磷酸化程度增加从而使凋亡信号向下游传递，参与细胞死亡过程。MAPK和CaN-NFAT是调节心肌肥厚信号网络的中枢调节因子，但交叉对话机制有待进一步深入研究。
2.2NO/PKG信号通路
PKG是NO的下游底物，能够负反馈调节Ca2+水平。Fiedler等发现PKG激活后可以抑制Ca2+从L型钙通道进入胞质，可以抑制CaN-NAFT信号通路。PKG是在出现细胞肥大现象后通过阻碍NFAT向核内转移来对抗细胞肥大的，因此，此通路是CaN的上游或者下游有待进一步证实。
2.3MCIP通路
调节反应蛋白(modulatory calcineyrin-interacting proteins，MCIP)可以与CaN的CnA催化亚基的CaM结合域结合抑制CaN的作用。NFAT可以通过与MCIP1基因启动子上面的NFAT结合位点结合诱发MCIP1的表达，Sanna等证实缺少MCIP细胞中NFAT的活性受影响。
2.4Wnt信号通路
Wnt是半胱氨酸的糖基化蛋白与Ca2+密切相关，Wnt5a激活通过增加细胞内Ca2+浓度激活PKC、PLC和NFAT，并且证实Wnt信号通路与PKC信号通路和CaN下游的NFAT之间有一定的关系，NFAT激活后调节造血干细胞的基因转录。
2.5ASK-1通路
细胞凋亡信号调节激酶-1(apoptosissignal regulating kinase-1，ASK-1)位于MAPK信号通路的上游，Liu的研究表明ASK-1和Can-NFAT构成了一个反馈的调节通路，CaN使ASK-1的丝氨酸去磷酸而活化ASK-1，增加心肌细胞的凋亡，此外证明，增加细胞凋亡通路还有Bad的去磷酸化等。
3、CaN与疾病相关性研究
3.1循环系统中的作用
在心肌肥大过程中，MAPK、PKC、CaN这三条通路起着关键的作用。如MAPK在信号调节的级联放大反应使蛋白合成增加导致心肌细胞的肥大，并且Molkentin已经证实MAPK与CaN增长平行。在心肌凋亡中，p38MAPK参与了CaN促进心肌细胞凋亡的信号转导过程,为临床预防和治疗心肌缺血/再灌注损伤提供新思路。CaN/NFAT信号参与了破骨细胞发生,参与调节血管钙化。
3.2呼吸系统中的作用
在支气管哮喘中过程几乎都是通过蛋白磷酸化和去磷酸化调节，哮喘患者外周血单个核细胞中NFAT/AP-1复合体协同作用并促进IL-5的表达，在哮喘的过程中起重要作用。
3.3神经系统中的作用
神经元蛋白磷酸化状态的改变与学习记忆有关，CaN对tau蛋白磷酸化起着重要的调节作用，CaN含量下降可以作为神经细胞不可逆性损伤的标志，提高CaN表达可以达到治疗阿尔茨海默病。此外已经证实CaN还与多种肿瘤及自身免疫性疾病有关，如肺癌、乳腺癌、直肠癌、系统性红斑狼疮。
4、治疗进展
苏菲菲研究示:辛伐他汀可减少CaN的表达来对抗心肌细胞的肥厚。人钙调磷酸酶B亚基(Recomb inant human calcineurin Bsubuni，trhCNB)是开发中的基因工程创新抗肿瘤药物，增强NK细胞的杀伤活性，为肿瘤在治疗上提供了新的角度。
CaN特异性的生理抑制剂K506，通过影响细胞线粒体正常氧化磷酸化从而抑制细胞凋亡。另一种CaN特异性抑制剂CsA是一种免疫抑制剂，通过与其免疫亲核素胞内受体环孢亲核素A结合成复合物后阻断T细胞的活化，用于自身免疫性疾病的抑制治疗，如器官移植。给予外源性的CaN激活剂在一定程度上可以抑制AD的进一步进展。
综上所述，CaN机制的研究为疾病在治疗上提供了一个新的启示和思路。 参考文献： [1]Klee CB, Ren H, Wang X. Regulation of the calmodulin-stimulated protein phosphatase, calcineurin[J].J Biol Chem,1998,273(22):13367-13370. [2]Wang M, Yi H, Cuerini D, et al. Calcineurin A A,Cal cineurin A B and Calcineurin B are located on humanchromosomes 4, 10q21-q22 and 2p16-p15 respectively[J].CytogeneCell Gene,1996,72(2P3):236-241. [3]Dodge KL, Scott JD. Calcineurin anchoring andcellsignaling[J].Biochem Biophys Res Commun,2003,311:1111-1115. [4]覃东红,徐小红.钙调神经磷酸酶对心肌凋亡作用研究进展[J].疑难病杂志,2006,5(1):70-72. [5]Afroze T,Yang LL,Wang C, et al. Calcineurin- independentregulation of plasma mem brane Ca2+ATPase 4 in the vascularsmooth muscle cell cycle[J].Am J Physiol Cell Physiol,2003,285:C88-95. [6]Wu HY, Tomizawa K, Oda Y, et al. Critical role of calpain-mediated c leavage of calcineur in excitotoxic neurodegeneration[J].J B iol Chem,2004,279(6):4929-4940. [7]陈雯,谢晓华,常连庆,等.环孢素A抑制肾性高血压大鼠重要脏器高挑神经磷酸酶活化[J].心脏杂志,2006,18(1):39-42. [8]Fiedler B, Lohmann SM, Smolenski A. Inhibition of calcineurin-NFAT hypertrophy signaling by cGMP- dependent proteinkinase type I in cardiacmyocytes[J].PNAS,2002,99(17):363-368. [9]Rotherme lBA, McKinsey TA, VegaR B, et al. Myocyte-enriched calcineur in-interacting protein, MC IP1, inhibitscardiac hypertrophy in vivo[J].Proc Natl Acad Sci USA,2001,98(6):3328-3333. [10]Sanna B, Bueno OF, Dai YS, et al. Direct and indirect interactions between calcineurin-NFAT and MEK1-extracellularsign a-lregulated kin ase 1/2 signaling pathw ays regulate cardiac gene expression and cellular growth[J].MolCell Biol,2005,25(3):865- 878. [11]Jiang F, Parsons CJ, Stefanovic B. Gene expression profile of quiescent and activated rat hepatic stellate cells implicates Wnt signaling pathway in activation[J].Hepatol,2006,45:401-409. [12]Liu Q, Wilkins BJ, LeeY J, et al. Direct interaction and reciproca l regulation between ASK1 and calcin eurin-NFAT control cardiomyocyte death and growth[J].Mol Cell Biol,2006,26 (10):3785-3797. [13] De Windt LJ, Lim HW, Molkentin JD, et al. Calcineurin promotes protein kinase C and c-jun NH2-terminal kinase activation in the heart, Cross-talk between cardiac hypertrophic signaling pathways[J].J BiolChem,2000,275(18):13571-13591. [14]沈小梅,张巨艳,成蓓.钙调磷酸酶Aα基因过表达在缺血/再灌注和肾上腺素能受体介导的心肌凋亡中的作用[J].南方医科大学报,2006.26(11)1633-1636. [15]Sun L, Blair HC, Peng Y, et al. Calcineur in regulates bone formation by the osteoblast[J].PNAS,2005,102:17130-17135. [16]Ogawa K, Kaminuma O, Okudaira H, et al. Transcriptional regulation of the IL-5 gene in peripheral T cells of asthmatic patients[J].Clin Exp Immunol,2002,130:475-483. [17]骆静,魏群.阿尔茨海默病药物治疗的新靶点钙调神经磷酸酶[J].中 国药理学与毒理学杂志,2004,18(1):71-74. [18]苏菲菲, 郑强荪,郭万刚,等.辛伐他汀通过钙调值经磷酸酶通路抑制压力负荷性心肌肥厚[J].现代生物医学进展,2009,9(6):1050-1052.
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