鈣敏感受體在甲狀旁腺中的研究進展

Summary：鈣敏感受體（CaSR）是一種二聚家族C-G蛋白偶聯(lián)受體，在甲狀旁腺等骨化組織中高度表達，并通過G蛋白和β-arrestin發(fā)出信號。CaSR在骨和礦物質(zhì)代謝中都具有關(guān)鍵作用，因為它調(diào)節(jié)甲狀旁腺激素分泌、尿Ca2+排泄、骨骼發(fā)育和哺乳。CaSR對骨化的過程十分重要。因此，CaSR是甲狀旁腺功能亢進的重要治療靶點。Keys：CaSR；甲狀旁腺；骨化；Ca2＋CaSR的結(jié)構(gòu)CaSR屬于C-GPCRs家族，在神經(jīng)傳遞、營養(yǎng)感知和Ca2+穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[1]。這些受體作為同二聚體或異二聚體在功能上具有活性。其特征是存在一個大的胞外結(jié)構(gòu)域（ECD）[2]，其中包含一個雙葉捕蠅草（VFT）組件，該組件與配體結(jié)合，結(jié)構(gòu)上類似于清除營養(yǎng)的細(xì)菌質(zhì)周蛋白[3]。CaSR被認(rèn)為是在脊椎動物進化過程中出現(xiàn)的，并且在從軟骨魚類到陸地哺乳動物等脊椎動物中功能活躍[4]。x射線晶體學(xué)研究表明，人類CaSR具有糖基化ECD的作用，它在VFT模塊內(nèi)的三個不同位置結(jié)合細(xì)胞外Ca2+（Ca2+e），也在VFT模塊和富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域（CRD）之間的位置結(jié)合[5]。CaSR還結(jié)合了VFT模塊的縫隙內(nèi)的氨基酸，Ca2+和氨基酸的結(jié)合可能會充分激活CaSR。CaSRVFT模塊內(nèi)包含額外的陰離子結(jié)合位點，如磷酸鹽和硫酸鹽，這些陰離子可能使CaSR處于非活性構(gòu)象[5]。CaSRTMD由7個疏水螺旋結(jié)構(gòu)域組成，有3個細(xì)胞外環(huán)和3個細(xì)胞內(nèi)環(huán)連接。TMD將CaSR錨定在質(zhì)膜上，并在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起關(guān)鍵作用[6]。實際上，突變分析已經(jīng)證實了胞內(nèi)環(huán)2和3中的殘基對激活下游效應(yīng)蛋白有重要作用。然而，利用相關(guān)代謝谷氨酸受體晶體結(jié)構(gòu)進行的同源建模研究表明，CaSRTMD的中間部分和細(xì)胞外部分之間存在一個空腔，這是正變構(gòu)調(diào)節(jié)物（如苯烷基胺類鈣藥物）和負(fù)變構(gòu)調(diào)節(jié)物（如氨基醇類鈣化藥物）結(jié)合的位點[7]。CaSR的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（ICD）調(diào)控下游信號事件，并經(jīng)歷磷酸化和泛素化，這有助于CaSR的脫敏、降解或再循環(huán)[8]。CaSR在甲狀旁腺中的表達Ca2+敏感受體（CaSR）在甲狀旁腺中高度表達，甲狀旁腺位于甲狀腺的后部和鄰近部。甲狀旁腺中的CaSR檢測到細(xì)胞外Ca2+（Ca2+e）的減少，這導(dǎo)致甲狀旁腺激素（PTH）釋放。PTH作用于骨中PTH1受體（PTH1R），增加骨中Ca2+吸收，促進尿中Ca2+重吸收：PTH又作用于腎中PTH1受體（PTH1R）增加腎中1-α-羥化酶（1αOhase）的表達，將25-羥基維生素D（25D）前體代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為具有活性的1,25-二羥基維生素D(1,25(OH)2D)。升高的1,25(OH)2D通過作用于腸道內(nèi)的維生素D受體（VDR）來增加膳食鈣的吸收。腎皮質(zhì)厚升肢的CaSR獨立于PTH調(diào)節(jié)尿Ca2+的再吸收。1,25(OH)2D濃度的增加導(dǎo)致甲狀旁腺負(fù)反饋，從而抑制甲狀旁腺激素的進一步釋放。如圖1。

圖1CaSR在甲狀旁腺中表達Fig.1TheexpressionofCaSRinparathyroidglands3.結(jié)論與討論CaSR通過G蛋白和β-arrestin發(fā)出信號。這些信號和CaSR共同調(diào)節(jié)骨化組織的多種生理功能。包括激素的分泌、細(xì)胞的生長、存活、遷移、粘附和分化。CaSR的缺陷可以是受體表達水平的異常升高或下降，受體的細(xì)胞內(nèi)錯誤轉(zhuǎn)運，導(dǎo)致信號傳導(dǎo)異常。受體的缺陷進而又關(guān)聯(lián)到激素分泌異常，例如甲狀旁腺激素分泌是影響PHPT和SHPT發(fā)病的主要原因。因此，甲狀旁腺激素的分泌在骨和礦物質(zhì)代謝中起關(guān)鍵作用。Reference：[1]Kniazeff,J.,Prezeau,L.,Rondard,P.etal.Dimersandbeyond:thefunctionalpuzzlesofclassCGPCRs.Pharmacol.Ther.130,9–25(2011).[2]Chang,W.etal.ComplexformationwiththetypeBgamma-aminobutyricacidreceptoraffectstheexpressionandsignaltransductionoftheextracellularcalcium-sensingreceptor.StudieswithHEK-293cellsandneurons.J.Biol.Chem.282,25030–25040(2007).[3]Felder,C.B.,Graul,R.C.,Lee,A.Y.,etal.W.TheVenusflytrapofperiplasmicbindingproteins:anancientproteinmodulepresentinmultipledrugreceptors.AAPSPharmSci.1,E2(1999).[4]Herberger,A.L.&Loretz,C.A.Vertebrateextracellularcalcium-sensingreceptorevolution:selectioninrelationtolifehistoryandhabitat.Comp.Biochem.Physiol.PartDGenomicsProteomics8,86–94(2013).[5]Geng,Y.etal.Structuralmechanismofligandactivationinhumancalcium-sensingreceptor.eLife5,e13662(2016).[6]Hannan,F.M.,Babinsky,V.N.&Thakker,R.V.Disordersofthecalcium-sensingreceptorandpartnerproteins:insightsintothemolecularbasisofcalciumhomeostasis.J.Mol.Endocrinol.57,R127–R142(2016).[7]Goolam,M.A.etal.Rolesofintraloops-2and-3andtheproximalC-terminusinsignallingpathwayselectionfromthehumancalcium-sensingreceptor.FEBSLett.588,3340–3346(2014)[8]Chang,W.,Pratt,S.,Chen,T.H.,etal.AminoacidsinthecytoplasmicCterminusofthepar