钙连蛋白calnexin的相关研究进展

摘要：钙连蛋白作为内质网膜上重要的类凝集素分子伴侣，具有参与蛋白质正确的折叠和装配、调节内质网Ca2+稳态和Ca2+介导的信号转导过程、缓解内质网应激等作用。近年来，越来越多的研究表明，钙连蛋白在真核生物中发挥着重要的作用。

关键词：钙连蛋白；分子伴侣；内质网应激；疾病

Abstract：Asanimportantlectinmolecularchaperoneontheendoplasmicreticulum，calnexinisinvolvedinthecorrectfoldingandassemblyofproteins，regulatingendoplasmicreticulumCa2+homeostasisandCa2+mediatedsignaltransduction，andrelievingendoplasmicreticulumstress（ERS）effect.Inrecentyears，moreandmorestudieshaveshownthatcalnexinplaysanimportantroleinmanydiseases.

Keywords：calnexin；molecularchaperone；endoplasmicreticulumsterss（ERS）；diseases

钙连蛋白（calnexin）是仅存在于内质网上一种Ⅰ型跨膜型监护蛋白和重要的内凝集素分子伴侣，可同新合成的尚未折叠完全的蛋白质的寡糖链结合，防止蛋白质彼此聚集和泛素化，避免折叠不完全的蛋白质离开内质网。同时也可促进其他伴侣蛋白与这些蛋白质结合，使其折叠完全。还可以调节内质网Ca2+稳态和Ca2+介导的信号转导过程，参与多种重要生物学功能。

1991年，钙连蛋白最早发现于小鼠肿瘤细胞系中，是与小鼠组织相容性Ⅰ类分子（MHCⅠ）相结合的蛋白成分，根据其分子量被命名为p88。同时，钙连蛋白还介导MHCⅠ类分子的装配和转运［1］。1992年，又一研究发现在人体内与T细胞受体亚基和免疫蛋白重链相结合的蛋白质IP90［2］。1993年研究表明，p88和IP90为同一种蛋白，即是钙结合的磷蛋白，将其命名为calnexin［3］。

1钙连蛋白结构

随着研究的逐步深入，发现许多生物中都存在钙连蛋白，而且序列分析发现在不同的物种中钙连蛋白的结构和序列都相似。钙连蛋白三维结构表明钙连蛋白由β和两个相连的重复序列元件形成的延伸臂区（P结构域）组成的夹心β结构，该臂区是由富含脯氨酸区域的序列串联形成的，以头对尾的方式相互作用［4］。研究发现，钙连蛋白在不同的生物中都含有592个氨基酸，包括ER腔内功能域（461残基）、穿膜片段（22残基）与细胞质区的尾部（89残基），细胞质尾部可以发生磷酸化和棕榈酰化，以此调节钙连蛋白与影响该分子伴侣的功能活性的几种蛋白质和蛋白质复合物［5］。在正常生理条件下，钙连蛋白都是以单体的形式存在的，但是在热激处理、ca2+缺失以及衣霉素处理的内质网胁迫下，钙连蛋白形成二聚物或高活性低聚物，这些胁迫条件增强了钙连蛋白通过多肽结合区与糖基化或非糖基化的蛋白结合的活性，然而在Ca2+缺失等胁迫条件下，钙连蛋白与寡糖链相结合的功能受到损伤［6］。

2钙连蛋白的生物学功能

钙连蛋白是内质网存在的最主要的跨膜蛋白，参与许多细胞的生物学功能：

（1）辅助糖蛋白的折叠和装配；（2）参与内质网的蛋白质量控制系统；（3）参与内质网相关蛋白降解途径；（4）参与未折叠蛋白应答（UPR）降解途径，缓解内质网应激；（5）参与细胞的凋亡过程；（6）参与调节胞内ca2+稳态［7］。由于这些生物学功能，让钙连蛋白在真核细胞中发挥着重要作用。

3钙连蛋白在真核细胞中相关作用

3.1钙连蛋白与免疫

钙连蛋白是内质网上的跨膜蛋白，也存在于多种生物内。1999年，Hooker等［8］克隆了与曼氏血吸虫SmIrV1基因同源的SjIrV1的cDNA，该蛋白属于钙连蛋白。经报道，膜相关蛋白免疫反应较强，能引起较强的免疫反应，因此可作为血吸虫的疫苗候选分子［9］。

钙连蛋白不仅分布在哺乳动物的内质网上，还存在于不同真菌的表面。由于缺乏用途广泛的疫苗和保护性抗原，真菌感染依然是一个威胁。CD4+T细胞介导WI1减毒活疫苗在皮炎芽生菌内的抗性，是由T细胞通过识别保守抗原而实现的［10］。钙连蛋白在细菌、酵母、孢子的表面，并且钙连蛋白在不同的生物中是保守的。钙连蛋白还可以引起机体产生CD4+T细胞。因此，钙连蛋白的免疫原性和保守型可以作为真菌疫苗的靶标［11］。用肽聚糖或佐剂包裹的钙连蛋白疫苗和细胞表面表达钙连蛋白激活真菌细胞生成calnexinMHCⅡ四聚体刺激CD细胞和1807T细胞共培养体系中的1807TCRTg细胞和CD4+T细胞激活和增殖，产生IL17和IFNγ。

3.2钙连蛋白与神经系统

钙连蛋白在神经系统发育过程中高度表达［24］。在小鼠中，由于钙连蛋白缺乏导致P0和PMP22（髓鞘形成必需的两种糖蛋白）的错误折叠，从而导致外周和中枢髓鞘形成障碍（PNS）［12］。同时，钙连蛋白还与髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）相互作用。MOG与中枢神经系统（CNS）中的神经细胞的髓鞘形成密切相关。虽然MOG在CNS中只属于微量成分，但是其在多发性硬化症（MS）中起着重要的作用。MS是由于CNS抗原自身免疫应答而引起的进行性神经障碍，且在MS患者血清中检测到抗MOG的自身抗体。研究表明，钙连蛋白缺乏会影响MOG的折叠和稳定性，钙连蛋白在维持髓磷脂片和MOG折叠中的作用的发现提供了对PNS和CNS的髓鞘疾病机制新的见解［13］。钙连蛋白还可能参与突触蛋白与质膜的整合以及维持突触蛋白抑制。钙连蛋白与胞吞蛋白GRB2样SH3结构域共同作用，影响SGIP1支持钙连蛋白在突触膜蛋白再循环及维持突触体内平衡的一种内吞作用的神经元调节分子［14］。在CNS中表达的突触转运蛋白（如5羟色胺转运蛋白和甘氨酸转运蛋白2）也是钙连蛋白底物。

由伯氏疟原虫（PbA）感染小鼠可引起小鼠脑疟疾（ECM）导致小鼠神经元细胞死亡。有研究表明，ECM过程中存在ERS标记物和大脑未折叠蛋白应答的激活。在由ERS诱导的小鼠神经元细胞死亡与促凋亡分子CHOP（C/EBPhomologousprotein）的表达和抗凋亡ER质量控制分子结合免疫球蛋白，钙网蛋白和钙连蛋白的下调相关。进一步的CHOP被发现定位于神经元中，并且在神经元细胞死亡中发挥重要作用。这些结果暗示ERS介导的促凋亡和抗凋亡/存活信号传导之间的失衡是ECM中神经元细胞死亡的关键决定因素［15］。

斑马鱼侧线是鱼类和两栖动物的机械感应系统，用于检测当地的水流量和压力。后侧线是由侧线原基迁移形成的，当迁移到尾部时，侧线原基形成神经丘。当敲除钙连蛋白时，后侧线的神经丘和毛细胞的数量减少，并且在claudinb：gfp转基因系中［16］，敲除钙连蛋白的细胞侧线原基减少，但是并没有迁移缺陷。最后我们发现减少的侧线原基与细胞增殖的减少和ER应激依赖性细胞凋亡的增加有关。这些结果表明钙连蛋白是在斑马鱼侧线发育过程中形成神经丘所必需的。

3.3钙连蛋白与生长发育

在12届国际钙网蛋白研讨会上［17］，加拿大学者LuisAgellon提出了缺少钙连蛋白的成年小鼠与其野生型同窝小鼠相比体型更小，其可能与消化道营养吸收有关。膜结合转运蛋白能促进消化道营养吸收，这些蛋白可能需要钙连蛋白的分子伴侣功能才能正确合成，相对于正常小鼠，缺陷小鼠的消化道由于缺乏钙连蛋白导致体型更小。

钙连蛋白在杜氏利什曼原虫中参与含虫空泡的形成。杜氏利士曼原虫的生活史有前鞭毛体和无鞭毛体两个时期。前者寄生于节肢动物（白蛉）的消化道内，后者寄生于人和脊椎动物的单核巨噬细胞内，通过白蛉传播。在人体内，一部分前鞭毛体可被多形核白细胞吞噬消灭，一部分则进入巨噬细胞。前鞭毛体在巨噬细胞后，逐渐变圆，失去其鞭毛部分，向无鞭毛期转化。此时巨噬细胞形成含虫空泡，钙连蛋白存在空泡的表面上，内质网参与新生空泡的形成，利用分子伴侣钙连蛋白参与空泡形成［18］。

钙连蛋白不仅参与动物的生长发育，也是植物生命活动必不可少的蛋白。经研究，在相同生长条件下，经干旱处理后，内质网分子伴侣结合蛋白过量表达的大豆中的钙连蛋白转录水平比野生型高，表明钙连蛋白可能使细胞对渗透压的敏感度降低，使大豆苗在严重干旱条件下保持正常基本生命活动水平，参与大豆苗的生长发育［19］。同时钙连蛋白还参与植物的抗逆过程［20］。

3.4钙连蛋白与心肌细胞

内质网内环境稳定是实现内质网功能的基本条件，所以内质网具有极强的内稳态体系，但是有很多因素会导致内质网的内稳态失衡，如：氧化还原失衡可能导致未折叠或错误折叠的蛋白积聚在内质网腔，从而形成内质网应激。内质网应激会诱导多种分子伴侣蛋白，例如，热休克蛋白家族：GPR78和GPR94；钙结合蛋白：钙连蛋白和钙网蛋白，和底物特异性分子伴侣［21］。意料之中的是，分子伴侣的过表达也会降低内质网应激，内质网应激是包括心血管疾病在内的各种疾病显着的病理学特征。

在2014年，NicolasBousette［22］等首次证实了，钙连蛋白通过其对内质网应激、凋亡和Ca2+通道表达的影响，在心肌细胞活力和Ca2+循环中具有特殊作用。在心肌肥厚的过程中，钙连蛋白参与了心肌成纤维细胞的活化。抑制钙连蛋白的表达能加重心肌成纤维细胞转化因子（TGFβ1）诱导的内质网应激，并进一步促进心肌成纤维细胞的活化;而过表达的钙连蛋白的表达能缓解心肌成纤维细胞转化因子（TGFβ1）诱导的内质网应激，同时缓解心肌成纤维细胞的活化，这可能成为心脏疾病治疗的新的靶点［23］。

同时，还有研究表明，钙连蛋白通过卵母细胞减数分裂和局灶性表达参与心律失常的发展，被认为是心律失常的潜在性标志［24］。这些研究都表明，钙连蛋白在心脏疾病中发挥着重要作用。

结语

综上所述，许多研究表明了钙连蛋白作为内质网上Ⅰ型分子伴侣，在细胞内发挥着不同的生物功能，在不同的生物中都发挥了重要作用。但是关于钙连蛋白在疾病方面的功能和机制还缺乏详细的了解，因此后续的研究还有待加深。

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作者简介：周晓珊（1992—），女，汉族，湖北襄阳人，硕士研究生，主管技师，研究方向：病原生物学。