Кіріспе

Кальцийді босатумен белсендірілетін арналар (CRAC) – плазмалық мембранадағы Ca2+ иондық арналар. Сүтқоректілер жасушаларының эндоплазмалық ретикулумынан (Ca2+ негізгі қоймасы) кальций иондары (Ca2+) азайған кезде, CRAC арнасы белсендіріліп, эндоплазмалық ретикулумдағы кальций деңгейін баяу толықтырады. Ca2+ босатумен белсендірілетін Ca2+ (CRAC) арнасының (CRAC C) отбасысы (TC# 1.A.52) – катиондық диффузияны жеңілдететін (CDF) суперайылының мүшесі. Бұл ақуыздар әдетте 4 және 6 трансмембраналық α-спиральді сегменттерден (TMS) тұрады. 4 TMS CRAC арналары 6 TMS CDF тасымалдаушыларынан 2 TMS сегментінің жоғалуы нәтижесінде пайда болды, бұл «кері» эволюцияның мысалы.

Гомология

CRAC C туысына жататын бірнеше белоктар бар. CRAC C отбасының қазіргі уақытта жіктелген мүшелерінің тізімін Транспортерлік жіктеу дерекқорынан табуға болады. Бұл жіктеу тізбектердің ұқсастығына негізделген, бұл гомологтар арасындағы функционалдық және құрылымдық ұқсастықтармен де сәйкес келеді.

Құрылымы

CRAC-тың барлық дерлік гомологтары шамамен 250 қалдықтан тұрады, бірақ кейбіреулері 100 қалдыққа дейін ұзын болуы мүмкін (мысалы, Drosophila melanogaster Olf186 F, TC# 1. A.52.1.5). Плазма мембранасының "Orai" (адамда ORAI1 және ORAI2) ақуызы CRAC арнасының тесігін құрайды. ORAI1 ақуызы CRAC кальций арнасының құрылымдық компоненті болып табылады. ORAI1, STIM1 ақуызымен өзара әрекеттеседі. STIM1 – эндоплазмалық тордың (ER) трансмембраналық ақуызы. STIM1, ER ішіндегі Ca2+ концентрациясын анықтай алады. ER ішіндегі Ca2+ концентрациясы төмендеген кезде, STIM1 ақуыздары жинақталып, жасуша бетінің мембранасында орналасқан ORAI1 ақуызымен әрекеттеседі. ER ішіндегі Ca2+ концентрациясы жоғарғы шекті мәнге жақындағанда, тағы бір ақуыз, SARAF (TMEM66) STIM1-мен байланысып, сақталатын кальций арнасының (SOCE) белсенділігін тежейді. Drosophila melanogaster-ден алынған Orai-дің кристалдық құрылымы 3,35 ангстрем ажыратымдылықпен анықталды. Кальций арнасы, орталық иондық тесіктің айнала орналасқан Orai суббірліктерінің гексамерлік жиынтығынан тұрады. Тесік мембрана арқылы өтіп, цитозольға дейін созылады. Оның клеткадан тыс жағындағы глутамат қалдықтарының сақинасы селективті сүзгіні құрайды. Клеткаішілік жаққа жақын негізгі аймақ, жабық күйді тұрақтандыруға мүмкіндік беретін аниондарды байланыстыра алады. Каналдың архитектурасы басқа иондық каналдардан едәуір ерекшеленеді және селективті кальцийдің өтуі мен қақпаның принциптерін түсінуге көмектеседі. Мұндай цитоплазмалық кальций сигналдарын тудырудың жалпы механизмі, фосфолипаза С-тің белсендірілуімен байланысқан рецепторларды қамтиды. Фосфолипаза С инозитол 1,4,5 трифосфатын (IP3) жасайды, ол өз кезегінде жасуша ішіндегі қоймалардан (эндоплазмалық тордың құрауыштары) Ca2+ шығарылуын қамтамасыз етеді, бұл кальцийдің цитозольге босатылуына мүмкіндік береді. Көптеген жасушаларда, Ca2+ сақтайтын органеллалардың люменіндегі Ca2+ концентрациясының төмендеуі плазма мембранасының Ca2+ каналдарын белсендіреді.

STIM кешені

STIM1 – эндоплазмалық торда (ER) электрлік сигнал беруге мамандандырылған Ca2+ сенсорлық ақуыз. Ол Orai1 және TRPC1 каналдарымен өзара әрекеттеседі және олардың қоймаға тәуелді реттелуін қамтамасыз етеді. TRPC1+STIM1 тәуелді SOC функционалды Orai1-дің жұмыс істеуін қажет етеді. STIM1 – ER мен плазмалық мембрана арасындағы механикалық «жетіспей қалған буын». STIM ақуыздары ER-ден люминалды Ca2+ азаюын сезінеді және Ca2+ қорының азайғаннан кейін беткі мембранадағы CRAC каналдарының белсенділігін тудырады. Бұл процесте олигомеризация, содан кейін плазмалық мембранаға жақын орналасқан жақтарына транслокация жүзеге асады, нәтижесінде CRAC каналдары кластерлерге жиналады, содан кейін SOC кіруін қамтамасыз ету үшін ашылады.

Лимфоциттер

Лимфоциттерге клеткадан тыс Ca2+ енуінің басты механизмі CRAC арналарымен байланысты. STIM1 лимфоциттердегі CRAC ағыны механизмінің маңызды құралы болып табылады, ER-дегі төмен Ca2+ концентрациясын сезетін және плазмалық мембранадағы Ca2+ таңдамалы ORAI1 арнасын белсендіретін фактор ретінде қызмет етеді. Yarkoni және Cambier (2011) егеуқұйрықтардың T және B лимфоциттерінде STIM1 экспрессиясының өзгеше екенін хабарлады; дамыған T-жасушалары дамыған B-жасушаларына қарағанда шамамен 4 есе көп STIM1 экспрессиясын көрсетеді. Физиологиялық экспрессия шегінде STIM1 деңгейі BCR шақырылған ішкі резервтердің азаюынан кейін туындайтын Ca2+ ағыны жауаптарының шамасын анықтайды.

SCID

Иммундық жасушалардың антигенмен стимуляциясы тетрамерлі Ca2+ босатумен белсендірілген Ca2+ (CRAC) арналары арқылы Ca2+ кіруін тудырады, бұл транскрипциялық фактор NFAT-ты белсендіре отырып, патогендерге иммундық жауапты күшейтеді. Ауыр біріктірілген иммундық жетіспеушілік синдромының (SCID) бір түрімен ауырған пациенттердің жасушаларында Ca2+ қоймасымен басқарылатын Ca2+ кіру және CRAC арнасының функцияларында бұзылыстар байқалады. Бұл пациенттердегі генетикалық ақау ORAI1 (TM протеині 142A; TMEM142a) генінде, оның құрамында төрт болжамды трансмембраналық сегмент бар. SCID пациенттері ORAI1 геніндегі бір ғана қате мутацияға гомозиготті, ал SCID Т-лимфоциттерінде ORAI1-дің жабайы түрінің экспрессиясы Ca2+ ағынын және CRAC тогын (ICRAC) қалпына келтіреді.

SOCE

Сақтау арқылы жұмыс істейтін кальцийдің кіруі (SOCE) базалық кальцийді реттеуге, жасуша ішіндегі Ca2+ қорын толықтыруға және түрлі мамандырылған қызметтерді атқаруға қолданылады. STIM және Orai – SOCE-ні қалпына келтіруге және Ca2+ босатылуымен белсендірілген Ca2+ (CRAC) арналарын құруға қажетті маңызды компоненттер. Palty және авторлар (2012) SARAF-тың SOCE-нің теріс реттеушісі екенін молекулалық тұрғыдан анықтады. Бұл эндоплазмалық ретикулум мембранасында орналасқан ақуыз, ол STIM-мен байланысып, SOCE-нің Ca2+ тәуелді баяу инактивациялануына көмектеседі. SARAF цитоплазмалық Ca2+ сигналдарын қалыптастыруда және негізгі жасуша ішіндегі Ca2+ қорының мөлшерін анықтауда маңызды рөл атқарады, бұл жасушаларды Ca2+ артық толуынан қорғау үшін маңызды.