经典瞬时受体电位通道与细胞增殖串
彭妙茹刘筱蔼李建华△
(广州医学院生理学教研室,广州510182)
摘要TRPC家族是一类能通透钙离子的非选择性阳离子通道,主要被磷脂酶c通路所激活。近
年来一些研究发现TRPc的某些成员与细胞增殖密切相关,从而参与许多疾病的病理生理过程。
本文就TRPC家族成员一般特性及参与细胞增殖方面功能予以综述。
关键词TRPC;细胞增殖;钙离子
中图分类号R361.3
ca2+是胞内重要信使,哺乳动物胞浆ca2+浓度
在安静状态下保持100nM左右,从而在胞膜两侧建
立了约20000倍的浓度梯度。因此,在这种强大的
电化学势能驱动下,少量钙通道开放引起的ca“内
流能使胞浆Ca2+浓度急剧增加。胞浆游离Ca2+浓
度的变化在细胞许多基本的生命活动中起重要作
用,包括肌肉收缩、递质释放、细胞增殖、基因转录和
细胞死亡等。本文主要阐述编码胞外Ca2+内流的
瞬时受体电位阳离子通道(canonicaltmnsientDecep·torpotential,TRPC)参与细胞增殖的研究进展。一、Tl心C通道生物学特性
瞬时感受器电位(transientreceptorpotential,TRP)通道是细胞膜上的一类重要的阳离子通道,最
早发现于黑腹果蝇的视觉传导系统,突变体果蝇对
持续的光刺激只产生瞬时的感受器电位而非持续的
锋电位,因而得名。到目前为止,有超过30种TRP
通道家族成员在哺乳类动物中被克隆。由于TRP
家族均有明显的序列同源性和结构相似性,其命名
一度出现混乱,2002年以MonteU为首的耵咿命名
委员会提出了7rRP通道的命名规则,得到了国际上
的广泛认同。根据序列同源性不同,TfuP通道分成7个亚族:rI'RPC、TRPV(VaniUoid)、,I’RPM(Mel鹊协
6n)、7rRPML(Mucolipin)、TRPP(Polycystin)、TRPA
(Ank)rrin)、和TRPN(nomechanoreceptorpotentialC),每一亚族又包括若干成员。
TRPC是Ⅱ冲家族重要成员,基于序列同源性和功能相似性,哺乳动物赋被分为耵心Cl、TR-
PC2、TRPC4/5、TRPC3/6/7四个亚型。其中TRPCI
和TRPC2几乎是独一无二的,而TRPC4和TRPC5
大约有65%的同源性,rrf冲C3、6和7有70~80%的同源性。瞅家族的所有成员具有相同的拓扑结构,N一末端和C一末端被6个跨膜结构域(TMl—TM6)
分开,在TM5和TM6之间有一假想的孔道区。N-
末端由3~4个锚蛋白重复序列、1个卷曲螺旋和1
个小窝蛋白结合区组成。C一末端包括TRP标志基
序(EwKFAR),即1个高度保守的富含比咯氨酸基
序、caM/IP3受体结合(calmodulin/IP3receptorbinding,cIRB)区和1个卷曲螺旋区。TRPC4和
TRPC5C-末端有独特的突触后致密域(postsyn印tic
densityzone,PDz)结合区。各种信号分子的结合部
位在TRPC蛋白N一末端和C一末端的特定区域。
哺乳动物T砒)c通道能被G蛋白耦联受体(G
pI.oteincouplingI.eceptor,GPCR)·磷脂酶C(phos-
pholipida∞,PLC)或酪氨酸激酶(proteintymsineki—I瓣,P1rK)受体一PLC通路所激活…(见图1)。
PLC水解磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)产生IP3和二酰
甘油(diacylglycerol,DAG)。Zhu等首次将表达于
HEl(293细胞上的TRPC3描述成一种激动剂活化通
道。Hofm舳n等提出耵UPC3能直接被DAG类似物
所激活。根据电流一电压关系,TRPC6、耵冲C3和
耵心C7非常相似,也表现为一DAG活化通道,单通
道电导为35pS。硒selyov等人研究证明TRPc3基
因稳定表达于HEK细胞,当Ca“.ArI'P酶抑制剂毒
胡萝卜素(thapsigargin)耗竭钙池中Ca“后,采用全
细胞记录方法可以记录到单通道电流,该电流被lP3
显著增强而被hep撕n等IP,受体阻断剂阻断。提示受体激活的IB通路参与了该通道的激活。随后
作者通过构建含有IP,R且表达TRPC3的微粒体来
‘广东省自然基金和医学科研基金资助课题(A2008252,8151018201000039)
△通讯作者
万方数据探计IP、的q-}*功能,发现峨一1『LI硪助饿缸“叫r
dow¨+的rI{PI3电流mⅡ.…、R10T1{P(,3的直
接连接也拒绝疫共0[淀实骑中讲刮IIj:叫,#怍川部
位位J‘“末端巾同仓鼠卵细胞在选Tf{fVl后f-r
引起线性的扯选抒性刚离』’电流,过种Infj;c能被胞山辅注吣或毒胡学l、豢耗埘胞内钺岸所擞活
此外.耗竭钙性中c:a‘后,lP、受体也llT‘orRp(H
和TRP(I桐百作HIp述研究表咧,Iq工信号通路澈活产生的1P,作踊r钙池1一旧嵋受{毒-j1越后扦
构象变化,可能通过构象耦联的方式激活化于质膜
t的TRM通道而D^cnn』接澈活TRPc通道
大量研究表明,眦Pc通道能被雌非特异的通道阻断剂所阻断,如2一氰基己摹二笨硼酸盐(2一肌¨em)x州lph叫‰~e.2一AP㈦、崩(1鲫lha…m,
h“)和SK阳6365
目1】“JYⅡm☆m目『n№“i目^广h:£&目u#.ERnm月㈣-目川J…Ⅲ…hlII一
二、TRPc与细胞增殖
TRPc在许多组织山均有不『q程度的表选,小
同TRPc皿型nr能与不同类型细胞的增殖打荧。(·)TRl】c与·r}}}肌细胞增殖日jj_『.引对TR咒通道磬‘J平滑肌细胞增殖的研究较多
‰IoⅥna等(200i)研究表明.增殖期人肺功Jf4:半滑
肌细胞fPAsMc)胞浆内【.a‘‘浓度高J‘静止期细胞+
¨』能巾一盛定的ca“山衙c所{|起;增碓期几P^sMc
rTRPclIHIt6mRNA和蛋n表达水牛均增加,
m儿rRPcJmf{NA在达的增加先干细胞数量的增多,片j反义寡泉核苷赣抑制TR}ⅥI或TRM6的丛
州击达挪能使c目内流减少PAsMc增殖减慢
坫果裘明,11AsMc增殖【lf能屉¨|rRPc逋道介导∞ca。内流0【起zhdn#等(2()04)证宴TRPm也参
‘oJ,AsMc增殖,低利扯ATP能活化大鼠和人I’^‘M“j嚷cl々蹙怍促进细胞增蛸川s-RN^抑制TR-
¨4表达后,嚼岭受体活化引起舯健增埴故ftld著
喊弱,(。a。‘内流减少近水,自人提m增殖I’^sM(,…H肚出表达增
多的口f能机制川HJI,F处列l’^sM(,,ji起磷酸化价譬转昝’j转求融活幽r(s】gn“I瑚sdLlll…nd
1㈣¨£,i【…mⅢ㈨,r^1’)蚩A艇衍增多,随后n
Jun蛋白在逃特续增多川反义寡棱苷酸抑j制nhn
收选mlrrr1)f,F诱导呐TRPr6t诵ca。‘阳流以
度细胞增殖,栏小ca‘‘/caM依耢激酶介导的
Ⅲ^T3磷酸化和-扎n表上苎l一凋可能与生K田子诱导的TRPc表达}.蠲右关。增殖期肠系膜动脉平
滑肌细胞】型电n:依赖性钙通道下胡.向rRH:】
耵{Pc.4和+mPc5蛋山表达增多(新鲜分离的肌细胞
I未检测到7rRP“m增殖期细胞上报容易检测
到)引埘+rRP(:l、+rRPc4和+ml圯5的s1RNA以盟TRPc5的娃忭扭性突变悼(dnmI…tne印t…ulanI
tdTRPr5,【)N-TRPc5)均能抑制血管、F}}}肌细胞的
增殖”.上述研究表明TRPc通道参与正常情况F
平滑肌细胞的增殖。此外.TRPc通道也≮病理情
况下的乎}}}肌印j胞增殖有密切差系。特发忡目H动脉向压(1dlop“t№pul…8qa^em】h。pe枷lnn,
lPAH)患者肺组纵rRPc6和7rRPc3表达j.佩.用
㈣RN^抑制TRPc6的表达能_}日I制培葬的『P^H患者,r滞肌细胞的增殖,挺玳TRPc3能与TIlPc6形成
异聚悼,具钉使Ⅲ离子山流的能力,也许其‘oIPAII甲滑肌细胞的增殖冉特殊联系。缺氧可诱导
PAsMc增殖.』HsKF96365和c托I、阻晰后.促增碴
效嘘消失,而硝堆毗啶对缺毓诱导的细胞增殖教应
无影响提j;缺镀诱导的J’^sMc增殖“J能10TR
Pc介导的持续胞外ca“内流冉戈’在损伤引起
血管增7L的动物模型L观察到TRPcl基圊和蛋n
击选水平均列高进步研究发现.特异性阻断
TRPcl的抗体显著椰制凡静酥内曦生K,减少坫莽
柏’F滑肌细胞的ca一内流和增殖。。枉气道平滑
肌细胞,TR阢家族的一些成员被认为是形成激动
剂活化_1勺5【1离子地通.j£引起的fa。内流凋节平精
肌12缩和增值,播存气道酋恂rf,发挥作IH“。
(一)+l’RP‘与肿痈细胞增殖人胃癌J。皮细胞和食管鳞状细胞瘟11RPc6的衷逃显著上调,TR咒
通道阻断刹能使凡胃精细胞株^f—MKN45及食管
鳞状细胞癌的细胞崩期发生c2/M期阻滞,揶制细胞生K.而减少1RPf6的表达能抑制裸鼠消化道肿
瘤的形成,捉小1'RPc6谴道电许能成为治疗消化道
万方数据肿瘤的一个新靶标∽.9J。研究发现,胞外Ca2+浓度
为5mM时能引起人乳腺癌细胞株MCF’7增殖及
TRPCI表达增加,抑制细胞外信号调节激酶1/2
(extmcellularsignal—regulatedkinasel&2,ERKl/2),沉默Ca“感受器(calcium—sensingreceptor,CaR)和TRPCI基因都能使胞外Ca2+浓度升高引起
的细胞增殖效应消失;胞外Ca2+浓度升高和CaR激
动剂亚精胺对ERKl/2磷酸化表现出时间和剂量依
赖性,而PLC和PKC抑制剂几乎能完全抑制
ERKl/2的磷酸化;TRPC通道阻断剂2一APB、
SK眄6365和siRNA技术沉默TRPCI能抑制胞外
Ca2+浓度升高及亚精胺诱导的ERKl/2的磷酸化,
且siRNA技术下调TRPcl表达后能减少CaR活化
引起的Ca“内流。提示TRPCI可能是ERKl/2磷
酸化、Ca2+内流和CaR引起的MCF-7细胞增殖所必
不可少的¨0|。与正常卵巢标本相比,卵巢癌标本
TRPC3蛋白表达水平显著增高,下调人卵巢癌细胞
SKOV3株TRPC3的表达后能减少EGF诱导的Can
内流、抑制SKOV3细胞增殖及肿瘤的形成,提示
TRPC3通道为卵巢癌的发生所必需…J。
(三)TRPC与其它细胞增殖TRPC通道参与
其它类型细胞增殖的调节亦被诸多研究所证实。
Fanto毖i等(2003)报道缺氧引起的内皮细胞增殖与
TRPC4表达增加有关。Ge等观察到sKF96365能
抑制血管内皮生长因子(vascularendot}lelialgrowthf如tor,VEGF)诱导的人脐静脉内皮细胞(hum锄
umbilicalveinendothelialceU,HUVEC)增殖。为证
实这种作用是否由TRPC6所介导,研究者们观察到
TRPC6过表达可以促HUVECs增殖,而应用短发夹
RNA干扰技术(shRNAi)使TRPC6基因沉默或DN-
TRPC6能够抑制VEGF诱导的细胞增殖。进一步研
究发现,应用SK眄6365或DN—TRPC6后,G2/M期
细胞比例显著增多。上述研究表明Ⅱ【Pc6介导
VEGF诱导的HUVEC增殖【l2|。TRPCI与碱性成纤维细胞生长因子(basic砧mblastgm们hf如tor,bF·GF)依赖性细胞增殖有关,下调TRPCI的表达能抑
制bFGF介导的胚胎大鼠神经干细胞增殖和胞外
Ca2+内流减少,提示TRPC通道在脑的生长发育中
起作用¨3f。Y蛐g等(2005)用siRNA技术下调角膜
上皮细胞TRPC4基因和蛋白表达水平后,胞内钙库
耗竭触发的ca2+内流显著减少,表皮生长因子(epi-
denIlalgm叭hfactor,EGF)诱导的角膜上皮细胞增
殖反应被显著抑制,提出EGF诱导的人角膜上皮细
胞增殖依赖rI'RPc4蛋白的表达。napsiga嚼n耗竭胞内钙库后类成骨细胞株MG石3细胞内Caz+内流
显著增加,TRPC通道阻断剂2-APB和SK四6365能
抑制细胞增殖;细胞周期分析显示,2一APB和
SKF96365延长细胞S期和G2/M期,而电压依赖性
钙通道阻断剂对钙库耗竭引起的钙内流和细胞增殖无影响。提示TRPC可能是成骨细胞增殖时Ca2+
内流的主要途径¨4|。肝细胞生长因子/分散因子
(hepatocytegro叭hfactor/scatterfactor,HGF/SF)以
及血管内皮生长因子均可上调TRPC6的表达,引起
Ca2+内流增加,促进肝细胞增殖【l
综上所述,TRPC通道是一类分布非常广泛的
非选择性Ca“通道,对其研究还处于起步阶段。目
前的研究表明,TRPC通道在细胞增殖中起重要作
用,从而参与慢性阻塞性肺部疾病、高血管和肿瘤等
疾病的发生发展。随着对TRPc通道研究的进一步
深入,更多的功能将为人们所认识,同时也会发现
TRPC通道参与到更多疾病的病理生理过程。因
此,在不久的将来,TRPC通道可能成为非常有价值
的药物靶点。
参考文献
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