第44卷第4期第493页2015年8月华中科技大学学报(医学版)ActaMedUnivSciTeehnolHuazhongV01．44No．4P．493Aug．2015质膜钙泵的结构功能及与听觉的关联*陈请国，褚汉启，崔永华，罗密，陶雁玲△华中科技大学同济医学院附属同济医院耳鼻咽喉一头颈外科，武汉430030关键词：质膜钙泵；钙离子；内耳；听觉中图分类号：R338．3DOI：10．3870／j．issn．1672—0741．2015．04．0271质膜钙泵的结构与活性调控Schatzmann在1966年首次发现，质膜钙泵(PMCA)是一种依赖ATP的驱动将细胞内的Ca。。。排出胞外的钙泵_1]，它属于P类钙泵的PIIB亚科，与Ca抖有着高亲和性，但转运Ca能力低，通常的转运比例是Ca／ATP为1／1。在哺乳动物中，PM—CA由4种不同基因ATP2B1～4编码[2]，分别定位于染色体位点12q21一q23、3p25一p26、Xq28和Iq25一q32_2]。PMCA是由10个跨膜区(TMI～10)和4个主要胞质区组成的单肽链结构。PMCA的4种亚型的结构都有多种剪切方式，主要表现在蛋白质C的终末端(C端)及第1个胞质区的A端(A端)[6]。PMCAI的A端只有一种剪接体x，由含39个核苷酸的单个外显子插入产生；C端的剪接体为a、b、C、d和e，分别由含154、87和114个核苷酸的3种外显子以不同组合方式剪接而成。PMCA3的A端剪接体为x和z，由42个核苷酸组成的单个外显子插入或缺如产生；其C端剪接体较多，分别为a、b、C、d、e和f，分别由含有154、87、1l4、88和68个核苷酸的5种外显子以不同组合方式剪接而成。PMCA4的A端剪接体也为X和z，由含36个核苷酸的单个外显子插入或缺失而产生；C端剪接体为a、b和d，分别由含178和114个核苷酸的2种外显子以不同组合方式剪接而成。PMCA2的A端剪切方式最为复杂，分别由含有33、60和42个核苷酸的3种外显子以不同组合方式产生的剪接结果，同时含有以上3种外显子的剪接变异体称为w；只含42个核苷酸的外显子称为X；含33和6O个核苷酸的外显子称为Y；3种外显子都缺失称为z。所有PM—CA亚型的C端也有不同程度的剪接形式l7]。对PMCA2而言，含172和55个核苷酸的外显子同时存在时称为a，3种外显子缺失称为b，只有含172个核苷酸的外显子存在时称为c。以上是目前已经发现的PMCA2的A端和C端的剪接变异体_6]，更多的有待进一步的探讨。处于未激活状态的PM—CA缺乏转运Ca的能力，因此很多机制参与提高它与Ca抖的亲和力。以PMCA2为例，磷酸纤维化的PMCA2有两种结构构象，分别是E1和E2。在E1状态时，该酶在质膜胞质区暴露出高Ca。亲和性的结合位点，使胞内Ca与之结合，ATP促使酶构象改变，并使E1向E2状态转变；处于E2状态的酶将Ca。结合位点暴露于细胞外侧，并减低它与Ca亲和力，促使Ca。释放到细胞外，之后酶又恢复到E1状态，从而可以反复转运Ca抖。钙调节蛋白主要通过与位于C端胞质尾端的CaM—BD结合来调节PMCA2活性：酸性磷脂和不饱和脂肪酸通过与CaM—BD及第一个胞质环结合来激活PMCA2活性；蛋白激酶A与CaM—BD内的苏氨酸残基发生磷酸化提高它与Ca的亲和性。与丝氨酸和苏氨酸磷酸化不同，酪氨酸磷酸化被认为抑制钙泵的活性[。PMCA2和PMCA3比PMCA1和PMCA4具有更强的排钙能力[93。这可能是由于它们与钙调节蛋白有更强的亲和性，而PMCA2的特别之处在于即使没有钙调节蛋白，它仍然有很高的活性[1，因此推测PMCA2在排钙方面比其他PMCA亚型具有更强的能力。国家自然科学基金资助项目(No．81300827)陈请国，男，1982年生，主治医师，医学博士，E-mail：qg198292@2PMcA的功能研究126．corn通讯作者，Correspondingauthor，Email：18907183041@163．com为了比较PMCA的不同亚型的钙泵功能，Brini＼．．+／一述一～一～～～综～l＼-：·494·华中科技大学学报(医学版)2015年8月第44卷第4期等将PMCA1-4瞬时转染到中国仓鼠卵巢细胞(Chinesehamsterovarycell，CHO)，发现这4种剪接体在正常细胞内环境中均能有效地影响细胞内钙离子平衡，表现在内质网中钙离子水平下降，并且能使由内质网钙湖中的钙离子排到细胞质和线粒体所产生的钙离子电流有所下降。这种影响在PMCA2和PMCA3要比PMCA1和PMCA4明显，表明PMCA2和PMCA3在排钙方面发挥着更强的作用。另外，含剪切后剪接体的PMCA3和PMCA4和含全长剪接体的PMCA3和PMCA4在影响细胞内钙...
