钙蛋白酶及其与疾病的关系

钙蛋白酶(calpain)是一族钙离子依赖性的、水解半胱氨酸的蛋白酶。病理状态下,钙离子浓度异常增高可激活钙蛋白酶,使其对多种细胞骨架和蛋白质水解酶产生降解作用。在肌肉营养不良、白内障和老年性痴呆症等疾病中钙蛋白酶的活性都异常增强。     

肌肉中钙蛋白酶-3的研究进展CSCD

钙蛋白酶(calpain/CAPN)是参与一系列生物活动的钙调节蛋白酶。在细胞内,calpain通过对底物限制性的水解来调节蛋白质的各种功能。钙蛋白酶-3(CAPN3),也称p94或calpain-3,是一种骨骼肌特异性的蛋白酶,具有其他calpain甚至是其它蛋白酶所不具有的特性:CAPN3能够快速、彻底地自动降解,并且可以通过分子内互补作用(intermolecular complementation, iMOC)重新获得活性;CAPN3是细胞内迄今为止唯一的依赖于Na+激活的酶等。此外,基因突变导致CAPN3蛋白缺失会引起肢带型肌营养不良2A症(limb-girdle muscular dystrophy type 2A, LGMD2A)。本文综述了CAPN3从发现到目前的研究进展,同时对该领域的研究趋势进行了讨论和展望。     

肌肉中钙蛋白酶-3的研究进展

钙蛋白酶(calpain/CAPN)是参与一系列生物活动的钙调节蛋白酶。在细胞内,calpain通过对底物限制性的水解来调节蛋白质的各种功能。钙蛋白酶-3(CAPN3),也称p94或calpain-3,是一种骨骼肌特异性的蛋白酶,具有其他calpain甚至是其它蛋白酶所不具有的特性:CAPN3能够快速、彻底地自动降解,并且可以通过分子内互补作用(intermolecular complementation, iMOC)重新获得活性;CAPN3是细胞内迄今为止唯一的依赖于Na+激活的酶等。此外,基因突变导致CAPN3蛋白缺失会引起肢带型肌营养不良2A症(limb-girdle muscular dystrophy type 2A, LGMD2A)。本文综述了CAPN3从发现到目前的研究进展,同时对该领域的研究趋势进行了讨论和展望。     

Calpain对细胞骨架蛋白tau降解作用的研究(英文)

Calpain是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ calpain两型 .分别用不同浓度CaCl2 溶液孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用蛋白质印迹和定量图像分析技术检测不同亚型calpain对tau蛋白的降解作用 .研究发现 :在 3 7℃用 1mmol/LCa2 孵育底物 15min ,可见tau蛋白明显降解 ,并在分子质量为 2 9ku处出现tau蛋白降解片段 ;当Ca2 浓度为 5mmol/L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被calpain特异性抑制剂完全逆转 .进一步的研究发现 ,分别用 μ calpain抑制剂 (0 0 5μmol/Lcalpastatin) ,m calpain抑制剂 (10 0 μmol/LcalpaininhibitorⅣ )或总calpain抑制剂 (552 μmol/Lcalpeptin)与 1mmol/LCa2 共同孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,Ca2 激活的tau蛋白降解分别被抑制8 6% ,92 5%和 97 8% .结果表明一定浓度的Ca2 可同时激活 μ calpain和m calpain ,这两种亚型calpain均参与降解tau蛋白 ,但m calpain的作用比 μ calpain更强     

钙蛋白酶与心血管疾病的关系

钙蛋白酶(calpain)是一种依赖Ca2+激活的蛋白水解酶,属于半胱氨酸蛋白水解酶超家族成员。钙蛋白酶广泛分布于心血管系统,可被Ca2+激活,产生多种生物学效应,如降解心肌收缩蛋白、促进细胞凋亡、参与心血管重构等。近年,钙蛋白酶与心肌缺血再灌注损伤、血栓、房颤、动脉粥样硬化等心血管疾病的关系正受到越来越多的关注。     

钙蛋白酶对兔脑皮质中细胞骨架蛋白tau的降解作用

钙蛋白酶 (calpain)是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ 钙蛋白酶两型。分别用不同浓度CaCl2 溶液温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用Western印迹和定量图像分析技术检测不同亚型钙蛋白酶对tau蛋白的降解作用。发现 :在 37℃用 1mmol LCa2 温育底物 15min ,即出现大量分子量为 2 9kD的tau蛋白降解片段 ;当Ca2 浓度为 5mmol L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被特异性的钙蛋白酶抑制剂完全逆转。进一步的研究发现 ,分别用 μ 钙蛋白酶抑制剂 ( 0 .0 5 μmol Lcalpastatin) ,m 钙蛋白酶抑制剂 ( 10 0 μmol LcalpaininhibitorIV)或总钙蛋白酶抑制剂 ( 5 5 2 μmol Lcalpeptin)与 1mmol LCa2 共同温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,1mmol LCa2 激活的tau蛋白降解分别被抑制 8.6 %、92 .5 %和 97.8%。该研究结果表明 ,一定浓度的Ca2 可同时激活 μ 钙蛋白酶和m 钙蛋白酶 ,这两种亚型均参与降解tau蛋白 ,但m 钙蛋白酶的作用比 μ 钙蛋白酶更强     

钙蛋白酶介导模拟失重大鼠心肌肌钙蛋白抑制亚基的降解

本文旨在观察尾部悬吊模拟失重大鼠心肌钙蛋白酶(calpain)与钙蛋白酶抑素(calpastatin)表达的变化,以探讨心肌肌钙蛋白抑制亚基(cardiac troponin I,cTnI)降解的可能机制。采用尾部悬吊模拟失重大鼠模型,Western blotting技术观测心肌calpain-1、calpain-2与calpastatin的表达;PD150606抑制calpain活性,分析cTnI降解程度的变化。结果显示:与同步对照组相比,悬吊2周与4周组大鼠心肌calpastatin表达呈显著性降低(P0.05),calpain-1表达未改变,calpain-2表达略有降低;但是,心肌calpain-1/calpastatin及calpain-2/calpastatin的比值在悬吊2周与4周组明显增高(P0.05,P0.01)。悬吊4周组cTnI降解显著高于对照组(P0.01);然而,用calpain非特异性抑制剂PD150606处理后,对照组及悬吊组cTnI的降解均被显著抑制(P0.01)。这些结果提示模拟失重大鼠心肌calpain活性增高可能增加cTnI的降解。     

高铁血红素对心肌缺血／再灌注损伤的防护作用及其机制

目的：在大鼠急性心肌缺血／再灌ii（I／R）模型上,观察高铁血红素在钙激活中性蛋白酶（calpain）介导的心肌I／R损伤中的作用。并初步探讨其可能的机制。方法：64只雄性SD大鼠随机8组（n：8）：假手术组（sham组）、（I／R）组、MDL28170＋I／R组、单纯MDL28170组、高铁血红素＋I／R组、单纯高铁血红素组、锌原卟啉Ⅸ＋高铁血红素＋I／R组、单纯锌原卟啉Ⅸ组。采用大鼠离体心脏Langendorff灌流技术,心脏I／R后,测定左室发展压（LVDP）、心肌梗死面积、冠脉流出液中的乳酸脱氢酶（LDH）释放量。检测calpain、血红素氧化酶（HO）、和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase3）活性。Westernblot观察心肌钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）蛋白表达。结果：①心肌I／R后,calpain、caspase3活性明显增高。calpain抑制剂MDL28170可抑制I／R诱导的LDH释放量增加,增高LVDP,缩小心肌梗死面积。②与单纯I／R组相比,大鼠预先给予高铁血红素后,心脏HO-1活性增加,calpain和caspase3活性下降。同时,LDH释放量减少,LVDP明显增高,心肌梗死面积缩小。③I／R组心肌calpastatin表达量明显低于对照组,高铁血红素组大鼠calpastatin表达量增高。HO-1的抑制剂锌原卟啉Ⅸ可取消高铁血红素对calpastain表达量的影响,并取消其心肌保护作用。结论：高铁血红素预处理可通过抑制calpain的激活,减轻大鼠心肌I／R损伤,其机制可能与增加calpastatin蛋白表达有关。     

Calpain对细胞骨架蛋白tau降解作用的研究(英)

Calpain是钙依赖性中性蛋白酶,根据其对钙敏感性的不同,可分为m-和μ-calpain两型.分别用不同浓度CaCl₂溶液孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液,并用蛋白质印迹和定量图像分析技术检测不同亚型calpain对tau蛋白的降解作用.研究发现：在37℃用1 mmol/L Ca²⁺孵育底物15 min,可见tau蛋白明显降解,并在分子质量为29 ku处出现tau蛋白降解片段;当Ca²⁺浓度为5 mmol/L时,tau蛋白几乎全部被降解;这种tau蛋白降解可被calpain特异性抑制剂完全逆转.进一步的研究发现,分别用μ-calpain抑制剂（0.05 μmol/L calpastatin）,m-calpain抑制剂（100 μmol/L calpain inhibitor Ⅳ）或总calpain抑制剂（552 μmol/L calpeptin）与1 mmol/L Ca²⁺共同孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液,Ca²⁺激活的tau蛋白降解分别被抑制8.6%,92.5%和97.8%.结果表明一定浓度的Ca²⁺可同时激活μ-calpain和m-calpain,这两种亚型calpain均参与降解tau蛋白,但m-calpain的作用比μ-calpain更强.     

钙蛋白酶与阿尔茨海默病

阿尔茨海默病是一种渐进性不可逆的以神经变性为特征的疾病,关于该病发病的分子机理还不清楚。研究表明钙蛋白酶在阿尔茨海默病的发展中起一定作用。本文对钙蛋白酶做了简要介绍,并从神经元凋亡、神经纤维缠绕、β-淀汾样蛋白沉积等阿尔茨海默病主要的病理变化方面对钙蛋白酶在该病病理形成中的作用做了综述。     

野猪CAPN7基因的克隆、表达和变异分析

钙蛋白酶是细胞质中主要的蛋白水解酶,在肌肉生长、蛋白转化及嫩化过程中发挥复杂的作用。本研究利用RT-PCR、生物信息学方法克隆野猪（Sus scrofa ussuricus）CAPN7 cDNA并进行序列分析,利用相对定量RT-PCR方法研究其组织表达情况和利用PCR-SSCP方法对其进行变异分析。结果表明,野猪CAPN7基因编码区全长2 442 bp,预期编码813个氨基酸残基,多肽链中存在着calpain家族的催化结构域和催化活性中心;野猪CAPN7不同程度地表达于所检测的12种组织中,在6、9月龄野家杂交猪肌肉组织中的相对表达量高于同一时期的大白猪肌肉组织;所检测到的3种基因型在野猪、民猪和杜洛克中的分布存在着极显著差异。本研究为进一步揭示calpain7的功能提供了分子生物学基础。     

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ与学习记忆相关疾病的研究进展

智力障碍、阿尔兹海默氏病等学习记忆相关疾病由于致病原因复杂,发病机制不明确,至今仍缺少有效的防治措施。钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)作为神经信号传递通路中重要的信号分子,是与学习和记忆相关的重要调节蛋白。CaMKⅡ功能的失调会诱发多种与学习记忆相关的疾病。目前在编码CaMKⅡ的基因上已发现多种引起智力障碍的从头突变,但具体的致病机理仍有待进一步研究。该文重点介绍了CaMKⅡ在学习和记忆中的作用,总结了CaMKⅡ突变引起的学习记忆相关疾病及在智力障碍上可能的致病机理,并讨论了如何以其作为新的靶点开发针对神经系统疾病的个性化治疗药物。     

钙调磷酸酶调节因子1在疾病发生中的研究进展北大核心

钙调磷酸酶调节因子1基因是新兴发现的致病基因,该文综述近几年该基因与疾病研究的最新进展,为相关疾病的治疗提供思路。该文依次介绍钙调磷酸酶调节因子1基因及其表达方式,该基因参与三种疾病的方式的异同,并罗列了目前研究中遇到的问题,提出有效的措施,最后对该基因在疾病治疗中的应用进行展望。钙调磷酸酶调节因子1基因作为一个致病基因,其涉及疾病广泛多样,深入了解其作用机制,对疾病的治疗将大有好处。     

钙调磷酸酶调节因子1在疾病发生中的研究进展

钙调磷酸酶调节因子1基因是新兴发现的致病基因,该文综述近几年该基因与疾病研究的最新进展,为相关疾病的治疗提供思路。该文依次介绍钙调磷酸酶调节因子1基因及其表达方式,该基因参与三种疾病的方式的异同,并罗列了目前研究中遇到的问题,提出有效的措施,最后对该基因在疾病治疗中的应用进行展望。钙调磷酸酶调节因子1基因作为一个致病基因,其涉及疾病广泛多样,深入了解其作用机制,对疾病的治疗将大有好处。     

骨髓活检组织EBER原位杂交检测影响因素分析

目的探讨骨髓活检组织行EBV encoded RNA(EBER)原位杂交检测的影响因素,优化检测条件以期提高骨髓活检组织中EB 病毒的检出率。方法收集35 例EB 病毒相关疾病的骨髓活检标本,通过对比实验,比较不同脱钙方法、不同蛋白酶K 消化条件、不同抗体孵育温度下的骨髓活检组织行EBER 原位杂交检测的切片质量、脱片率及染色质量情况。结果脱钙以运用改良EDTA 脱钙液脱钙20~24h 后流水冲洗30min^1h 最佳;蛋白酶K 消化时间为9min 的组织切片脱片率低,杂交效果最好,阳性细胞着色深,定位准确;在37℃条件下进行抗体孵育杂交染色质量为佳。结论选取合适的脱钙方式,延长蛋白酶K 消化时间,选择最佳抗体孵育温度,可降低脱片率,显著提高骨髓活检组织行EBER 原位杂交检测的染色质量,为EBV 相关疾病的诊断和鉴别诊断提供重要依据。     

ATP依赖的Lon蛋白酶研究进展

Lon蛋白酶,也叫蛋白酶La,是一种同质寡聚环状的ATP依赖的蛋白酶,在古生菌、原核生物和真核生物中高度保守。Lon蛋白酶属于AAA＋超家族（与多种细胞活性相关的ATP酶）。自Lon蛋白酶被发现以来,许多研究表明Lon的蛋白酶活性对于维持细胞体内平衡、蛋白质量控制和代谢调控起着重要作用。该文综述了近年来Lon蛋白酶的研究进展,主要从Lon蛋白酶的结构和功能、与衰老和疾病的关系等方面进行了系统的阐述。     

钙蛋白酶的结构及活性调节

钙蛋白酶广泛存在于各组织,广泛表达的钙蛋白酶有两种,钙蛋白酶Ⅰ和钙蛋白酶Ⅱ,它们激活所需的Ca^2＋浓度不同.这两种酶都有大、小两个亚基,分子质量分别为80 ku和30 ku.大亚基有4个结构域,小亚基由2个结构域构成.新近还发现了几种组织特异表达的钙蛋白酶.钙蛋白酶抑制蛋白是钙蛋白酶的内源抑制蛋白,它由5个结构域组成,其中4个为重复序列,均具有独立抑制钙蛋白酶活性的功能.体内钙蛋白酶活性受到严格调控,贴膜反应可以降低钙蛋白酶对Ca^2＋的依赖性,膜磷脂头部所带的磷酸基团与激活作用有关,自溶也可以降低对Ca^2＋的依赖,而钙蛋白酶抑制蛋白则起专一的抑制作用.     

伪结核棒状杆菌感染影响巨噬细胞IL-1α表达、成熟及分泌的机制研究

【目的】伪结核棒状杆菌(Corynebacterium pseudotuberculosis,Cp)感染动物常引起内脏和体表淋巴结脓肿,以被感染部位炎性细胞因子大量增加为特征。研究Cp感染小鼠巨噬细胞对IL-1α成熟分泌的影响及机制。【方法】采用荧光定量PCR、ELISA和Western blotting等方法,首先检测Cp(ATCC19410、XH02)及其磷脂酶D基因(pld)缺失株(ATCC19410Δpld、XH02Δpld)感染巨噬细胞对IL-1α表达及成熟分泌的影响,进而以Ca²⁺螯合剂(EDTA、EGTA+Mg²⁺和BAPTA-AM)、calpain抑制剂(calpain inhibitor Ⅲ、calpain inhibitor Ⅳ和EST)处理巨噬细胞,观察对Cp感染介导IL-1α成熟分泌的影响。【结果】Cp感染巨噬细胞后,IL-1α mRNA表达及分泌显著增加,与ATCC19410、XH02感染巨噬细胞相比,ATCC19410Δpld、XH02Δpld感染细胞IL-1α表达及分泌显著下降。Cp感染引起巨噬细胞内Ca²⁺浓度显著增加,calpain活性增强,而缺失pld的Cp感染巨噬细胞内Ca²⁺浓度显著下降,calpain活性降低。EDTA、EGTA+Mg²⁺、BAPTA-AM、calpain inhibitor Ⅲ、calpain inhibitor Ⅳ处理Cp感染的巨噬细胞,巨噬细胞的IL-1α表达及分泌显著下降。【结论】Cp感染可激活巨噬细胞IL-1α表达和成熟分泌,磷脂酶D参与Cp感染巨噬细胞介导的IL-1α成熟分泌。Cp感染巨噬细胞介导IL-1α成熟与分泌与胞内Ca²⁺浓度增加、激活钙蛋白酶有关。     

核钙信号

尽管核周隙与内质网的腔相通,核膜上存在钙信号分子的受体等事实表明,细胞核存在一套相对独立的钙信号机制。作为核钙的贮存库,核被是核钙信号的发源地。核被中钙离子的充盈状态影响着核孔复合体的构象,从而调节核质间物质交流。已有证据显示,核钙信号与胞质钙信号在基因转录中的作用有所区别。核钙信号在细胞凋亡中发挥重要作用,其中,钙蛋白酶起着较为关键的作用。核钙信号研究为完整理解钙信号的生理功能开辟了新视野。     

Calpain裂解Atg5决定中性粒细胞发生自噬还是凋亡，以及C5a在其中的可能作用

通过阐明C5a、calpain和Atg5相互作用,为开展新的研究寻找方向．中性粒细胞凋亡控制炎症反应及其强度,多种疾病和中性粒细胞凋亡失调有关,但其发生机制尚未阐明．C5a为补体片段,有多种功能,如诱导中性粒细胞趋化、呼吸爆发、增强吞噬、颗粒酶释放和延迟凋亡．已知calpain涉及中性粒细胞功能及凋亡调节并对该凋亡发生具有特异性．不同刺激因素可通过不同路径调节不同calpain亚型的活性． 已有报道C5a可以通过调节calpain亚型活性而调节中性粒细胞的趋化反应．另外,自噬是真核细胞中广泛存在的生物过程,具有细胞保护作用,Atg5对于自噬体形成必不可少．Calpain可裂解Atg5为24 ku tAtg5,使其失去形成自噬体的功能并介导凋亡．Atg5参与了自噬和凋亡的转换．