https://bsd.neuroinf.jp/w/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Yoheiokubo 2026-04-18T18:22:18Z 利用者の投稿記録 MediaWiki 1.43.8 https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=36312 2016-06-15T00:31:41Z

<p>Yoheiokubo: mPTPについて誤ったリンクを削除しました</p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; <br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;三上 義礼&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;大久保 洋平&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京大学 / 医学(系)研究科(研究院)''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年5月6日　原稿完成日：2016年6月14日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）&lt;br&gt;&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英語名: intracellular calcium store<br /> <br /> {{box|text=<br /> 　カルシウムイオンは重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、カルシウムイオンをその内腔に貯蔵し一定の条件下でカルシウムイオンを細胞質に放出する機能を有している。カルシウムイオン貯蔵庫および供給源としてカルシウムシグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> }}<br /> <br /> [[ファイル:calciumstores.jpg|400px|thumb|right|細胞内カルシウムストアによるカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）の取り込みと放出]] <br /> <br /> ==細胞内カルシウムシグナル==<br /> 　[[カルシウム]]イオンはさまざまな細胞機能を調節する[[セカンドメッセンジャー]]である。[[神経伝達物質]]の放出、[[シナプス可塑性]]の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。<br /> <br /> 　細胞質のカルシウムイオン濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、[[カルシウムウェーブ]]や[[カルシウムオシレーション]]といった、細胞内カルシウムイオン濃度の複雑な時空間動態が観察される。<br /> <br /> 　細胞内カルシウムストアはカルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムシグナルの形成を担う。<br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する[[細胞内小器官]]であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はカルシウムイオン取り込み機構により細胞質からカルシウムイオンを除去する。小胞体内腔のカルシウムイオン濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のカルシウムイオンチャネルが開くと細胞質に向かってカルシウムイオンが放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのカルシウムイオン取り込みを担う[[カルシウムイオンポンプ]]は、[[筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ]]（[[sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase|sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase]]; [[SERCA]]）である。SERCAは小胞体膜に局在し、[[ATP]]を分解することによってカルシウムイオンを濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質カルシウムイオンの除去によるカルシウムシグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いカルシウムイオン濃度の維持に不可欠である。<br /> <br /> 　実際に[[タプシガルギン]]などのSERCA[[阻害薬]]を処置することで、小胞体内腔のカルシウムイオン濃度が大きく減少する（カルシウムイオン枯渇）。カルシウムイオン枯渇により、小胞体膜上の[[STIM1]]を介して細胞膜のカルシウムイオンチャネル[[Orai]]が活性化される（[[容量依存性カルシウムイオン流入]]）。これは小胞体内腔のカルシウムイオン濃度を維持するための[[恒常性]]機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのカルシウムイオン放出===<br /> 　小胞体内腔からカルシウムイオンを放出するのは、[[イノシトール三リン酸受容体]]（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のカルシウムイオンチャネルである。<br /> <br /> ==== イノシトール三リン酸受容体 ====<br /> 　[[イノシトール三リン酸]]が結合することによって活性化され、また細胞質カルシウムイオンによっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、[[IP3R1]]、[[IP3R2]]、[[IP3R3]]の3つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に[[小脳]]の[[プルキンエ細胞]]に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主に[[アストロサイト]]に豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> 　細胞質カルシウムイオンによって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、[[RyR1]]、[[RyR2]]、[[RyR3]]の3つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は[[心筋]]や脳、[[膵臓]]に、RyR3は[[平滑筋]]や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における[[興奮収縮連関]]が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、[[脊髄小脳変性症15型]]（[[SCA15]]）ではIP3R1遺伝子に[[欠失]]や[[ミスセンス変異]]が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでリアノジン受容体機能に関与する[[ジャンクトフィリン3]]については、[[ハンチントン病類縁疾患2型]]において当該遺伝子での[[トリプレット病|トリプレット]]伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたカルシウムイオン放出が[[脳虚血]]時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　[[ミトコンドリア]]は[[ATP]]合成などを担う[[細胞内小器官]]であるが、カルシウムイオンの取り込みおよび放出機構を有しており、細胞内カルシウムストアとしても機能する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　　ミトコンドリアへのカルシウムイオンの取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリア[[内膜]]上に存在する、[[ミトコンドリアカルシウムユニポーター]]（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるカルシウムイオンチャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ミトコンドリアカルシウムユニポーターは細胞質カルシウムイオン濃度上昇に依存して開口し、ミトコンドリア[[マトリックス]]内外の大きな電位差に従い、細胞質からカルシウムイオンを流入させる。ミトコンドリアカルシウムユニポーターの開口を制御するタンパク質も近年報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、カルシウムイオントランスポーターとして[[Letm1]]が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのカルシウムイオン取り込みと[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]汲み出しを共役する[[Ca2+/H+アンチポーター|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]であると考えられる。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのカルシウムイオン放出===<br /> 　ミトコンドリアからカルシウムイオンを放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在する[[Na+/Ca2+アンチポーター|Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]（Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なカルシウムイオン濃度上昇や[[アポトーシス誘発因子]][[Bax]]などによって開く、[[ミトコンドリア膜透過性遷移孔]]（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア内膜および[[外膜]]の透過性が大きく亢進し、カルシウムイオンを含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　カルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムウェーブやカルシウムオシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはカルシウムイオンとともに[[wj:シトクロムC|シトクロムC]]を放出させ、[[カスパーゼ]]経路を介した[[細胞死]]を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアは[[mitofusin2]]などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたカルシウムイオンがミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のカルシウムイオン濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してカルシウムイオンを放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> *[[イノシトール三リン酸受容体]]<br /> *[[リアノジン受容体]]<br /> *[[滑面小胞体]]<br /> *[[ミトコンドリア]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=36213 2016-06-14T00:46:09Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; <br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;三上 義礼&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;大久保 洋平&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年5月6日　原稿完成日：2016年月日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）&lt;br&gt;&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英語名: intracellular calcium store<br /> <br /> {{box|text=<br /> 　カルシウムイオンは重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、カルシウムイオンをその内腔に貯蔵し一定の条件下でカルシウムイオンを細胞質に放出する機能を有している。カルシウムイオン貯蔵庫および供給源としてカルシウムシグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> }}<br /> <br /> [[ファイル:calciumstores.jpg|400px|thumb|right|細胞内カルシウムストアによるカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）の取り込みと放出]] <br /> <br /> ==細胞内カルシウムシグナル==<br /> 　[[カルシウム]]イオンはさまざまな細胞機能を調節する[[セカンドメッセンジャー]]である。[[神経伝達物質]]の放出、[[シナプス可塑性]]の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。<br /> <br /> 　細胞質のカルシウムイオン濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、[[カルシウムウェーブ]]や[[カルシウムオシレーション]]といった、細胞内カルシウムイオン濃度の複雑な時空間動態が観察される。<br /> <br /> 　細胞内カルシウムストアはカルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムシグナルの形成を担う。<br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する[[細胞内小器官]]であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はカルシウムイオン取り込み機構により細胞質からカルシウムイオンを除去する。小胞体内腔のカルシウムイオン濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のカルシウムイオンチャネルが開くと細胞質に向かってカルシウムイオンが放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのカルシウムイオン取り込みを担う[[カルシウムイオンポンプ]]は、[[筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ]]（[[sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase]]; [[SERCA]]）である。SERCAは小胞体膜に局在し、[[ATP]]を分解することによってカルシウムイオンを濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質カルシウムイオンの除去によるカルシウムシグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いカルシウムイオン濃度の維持に不可欠である。<br /> <br /> 　実際に[[タプシガルギン]]などのSERCA[[阻害薬]]を処置することで、小胞体内腔のカルシウムイオン濃度が大きく減少する（カルシウムイオン枯渇）。カルシウムイオン枯渇により、小胞体膜上の[[STIM1]]を介して細胞膜のカルシウムイオンチャネル[[Orai]]が活性化される（[[容量依存性カルシウムイオン流入]]）。これは小胞体内腔のカルシウムイオン濃度を維持するための[[恒常性]]機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのカルシウムイオン放出===<br /> 　小胞体内腔からカルシウムイオンを放出するのは、[[イノシトール三リン酸受容体]]（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のカルシウムイオンチャネルである。<br /> <br /> ==== イノシトール三リン酸受容体 ====<br /> 　[[イノシトール三リン酸]]が結合することによって活性化され、また細胞質カルシウムイオンによっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、[[IP3R1]]、[[IP3R2]]、[[IP3R3]]の3つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に[[小脳]]の[[プルキンエ細胞]]に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主に[[アストロサイト]]に豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> 　細胞質カルシウムイオンによって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、[[RyR1]]、[[RyR2]]、[[RyR3]]の3つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は[[心筋]]や脳、[[膵臓]]に、RyR3は[[平滑筋]]や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における[[興奮収縮連関]]が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、[[脊髄小脳変性症15型]]（[[SCA15]]）ではIP3R1遺伝子に[[欠失]]や[[ミスセンス変異]]が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでリアノジン受容体機能に関与する[[ジャンクトフィリン3]]については、[[ハンチントン病類縁疾患2型]]において当該遺伝子での[[トリプレット病|トリプレット]]伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたカルシウムイオン放出が[[脳虚血]]時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　[[ミトコンドリア]]は[[ATP]]合成などを担う[[細胞内小器官]]であるが、カルシウムイオンの取り込みおよび放出機構を有しており、細胞内カルシウムストアとしても機能する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　　ミトコンドリアへのカルシウムイオンの取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリア[[内膜]]上に存在する、[[ミトコンドリアカルシウムユニポーター]]（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるカルシウムイオンチャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。ミトコンドリアカルシウムユニポーターは細胞質カルシウムイオン濃度上昇に依存して開口し、ミトコンドリア[[マトリックス]]内外の大きな電位差に従い、細胞質からカルシウムイオンを流入させる。ミトコンドリアカルシウムユニポーターの開口を制御するタンパク質も近年報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、カルシウムイオントランスポーターとして[[Letm1]]が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのカルシウムイオン取り込みと[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]汲み出しを共役する[[Ca2+/H+アンチポーター|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]であると考えられる。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのカルシウムイオン放出===<br /> 　ミトコンドリアからカルシウムイオンを放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在する[[Na+/Ca2+アンチポーター|Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]（Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なカルシウムイオン濃度上昇や[[アポトーシス誘発因子]][[Bax]]などによって開く、[[ミトコンドリア膜透過性遷移孔]]（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア内膜および[[外膜]]の透過性が大きく亢進し、カルシウムイオンを含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　カルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムウェーブやカルシウムオシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、[[MPTP]]はカルシウムイオンとともに[[wj:シトクロムC|シトクロムC]]を放出させ、[[カスパーゼ]]経路を介した[[細胞死]]を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアは[[mitofusin2]]などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたカルシウムイオンがミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のカルシウムイオン濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してカルシウムイオンを放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> *[[イノシトール三リン酸受容体]]<br /> *[[リアノジン受容体]]<br /> *[[滑面小胞体]]<br /> *[[ミトコンドリア]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

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<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div></div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=36104 2016-06-06T03:22:20Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; <br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;三上 義礼&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;大久保 洋平&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年5月6日　原稿完成日：2016年月日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）&lt;br&gt;&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英語名: intracellular calcium store<br /> <br /> {{box|text=<br /> 　カルシウムイオンは重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、カルシウムイオンをその内腔に貯蔵し一定の条件下でカルシウムイオンを細胞質に放出する機能を有している。カルシウムイオン貯蔵庫および供給源としてカルシウムシグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> }}<br /> <br /> [[ファイル:calciumstore.jpg|400px|thumb|right|細胞内カルシウムストアによるカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）の取り込みと放出]] <br /> <br /> ==細胞内カルシウムシグナル==<br /> 　[[カルシウム]]イオンはさまざまな細胞機能を調節する[[セカンドメッセンジャー]]である。[[神経伝達物質]]の放出、[[シナプス可塑性]]の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。<br /> <br /> 　細胞質のカルシウムイオン濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、[[カルシウムウェーブ]]や[[カルシウムオシレーション]]といった、細胞内カルシウムイオン濃度の複雑な時空間動態が観察される。<br /> <br /> 　細胞内カルシウムストアはカルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムシグナルの形成を担う。<br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する[[細胞内小器官]]であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はカルシウムイオン取り込み機構により細胞質からカルシウムイオンを除去する。小胞体内腔のカルシウムイオン濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のカルシウムイオンチャネルが開くと細胞質に向かってカルシウムイオンが放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのカルシウムイオン取り込みを担う[[カルシウムイオンポンプ]]は、[[筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ]]（[[sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase]]; [[SERCA]]）である。SERCAは小胞体膜に局在し、[[ATP]]を分解することによってカルシウムイオンを濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質カルシウムイオンの除去によるカルシウムシグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いカルシウムイオン濃度の維持に不可欠である。<br /> <br /> 　実際に[[タプシガルギン]]などのSERCA[[阻害薬]]を処置することで、小胞体内腔のカルシウムイオン濃度が大きく減少する（カルシウムイオン枯渇）。カルシウムイオン枯渇により、小胞体膜上の[[STIM1]]を介して細胞膜のカルシウムイオンチャネル[[Orai]]が活性化される（[[容量依存性カルシウムイオン流入]]）。これは小胞体内腔のカルシウムイオン濃度を維持するための[[恒常性]]機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのカルシウムイオン放出===<br /> 　小胞体内腔からカルシウムイオンを放出するのは、[[イノシトール三リン酸受容体]]（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のカルシウムイオンチャネルである。<br /> <br /> ==== イノシトール三リン酸受容体 ====<br /> 　[[イノシトール三リン酸]]が結合することによって活性化され、また細胞質カルシウムイオンによっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、[[IP3R1]]、[[IP3R2]]、[[IP3R3]]の3つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に[[小脳]]の[[プルキンエ細胞]]に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主に[[アストロサイト]]に豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> 　細胞質カルシウムイオンによって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、[[RyR1]]、[[RyR2]]、[[RyR3]]の3つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は[[心筋]]や脳、[[膵臓]]に、RyR3は[[平滑筋]]や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における[[興奮収縮連関]]が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、[[脊髄小脳変性症15型]]（[[SCA15]]）ではIP3R1遺伝子に[[欠失]]や[[ミスセンス変異]]が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでリアノジン受容体機能に関与する[[ジャンクトフィリン3]]については、[[ハンチントン病類縁疾患2型]]において当該遺伝子での[[トリプレット病|トリプレット]]伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたカルシウムイオン放出が[[脳虚血]]時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　[[ミトコンドリア]]は[[ATP]]合成などを担う[[細胞内小器官]]であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内カルシウムイオン濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのカルシウムイオンの取り込みを主に担っているのは、[[ミトコンドリアカルシウムユニポーター]]（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるカルシウムイオンチャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア[[内膜]]上に存在し、細胞質からミトコンドリアの[[マトリックス]]へカルシウムイオンを流入させる。近年、ミトコンドリアカルシウムユニポーターの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、カルシウムイオントランスポーターとして[[Letm1]]が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのカルシウムイオン取り込みと[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]汲み出しを共役する[[Ca2+/H+アンチポーター|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]である。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのカルシウムイオン放出===<br /> 　ミトコンドリアからカルシウムイオンを放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在する[[Na+/Ca2+アンチポーター|Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]（Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なカルシウムイオン濃度上昇や[[アポトーシス誘発因子]][[Bax]]などによって開く、[[ミトコンドリア膜透過性遷移孔]]（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口すると[[ミトコンドリア外膜]]の破壊を招き、カルシウムイオンを含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　カルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムウェーブやカルシウムオシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、[[MPTP]]はカルシウムイオンとともに[[wj:シトクロムC|シトクロムC]]を放出させ、[[カスパーゼ]]経路を介した[[細胞死]]を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアは[[mitofusin2]]などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたカルシウムイオンがミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のカルシウムイオン濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してカルシウムイオンを放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> *[[イノシトール三リン酸受容体]]<br /> *[[リアノジン受容体]]<br /> *[[滑面小胞体]]<br /> *[[ミトコンドリア]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=36103 2016-06-06T03:18:32Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; <br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;三上 義礼&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;大久保 洋平&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年5月6日　原稿完成日：2016年月日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）&lt;br&gt;&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英語名: intracellular calcium store<br /> <br /> {{box|text=<br /> 　カルシウムイオンは重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、カルシウムイオンをその内腔に貯蔵し一定の条件下でカルシウムイオンを細胞質に放出する機能を有している。カルシウムイオン貯蔵庫および供給源としてカルシウムシグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> }}<br /> <br /> [[ファイル:calciumstore.jpg|400px|thumb|right|細胞内カルシウムストアを介したカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）の移動]] <br /> <br /> ==細胞内カルシウムシグナル==<br /> 　[[カルシウム]]イオンはさまざまな細胞機能を調節する[[セカンドメッセンジャー]]である。[[神経伝達物質]]の放出、[[シナプス可塑性]]の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。<br /> <br /> 　細胞質のカルシウムイオン濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、[[カルシウムウェーブ]]や[[カルシウムオシレーション]]といった、細胞内カルシウムイオン濃度の複雑な時空間動態が観察される。<br /> <br /> 　細胞内カルシウムストアはカルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムシグナルの形成を担う。<br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する[[細胞内小器官]]であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はカルシウムイオン取り込み機構により細胞質からカルシウムイオンを除去する。小胞体内腔のカルシウムイオン濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のカルシウムイオンチャネルが開くと細胞質に向かってカルシウムイオンが放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのカルシウムイオン取り込みを担う[[カルシウムイオンポンプ]]は、[[筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ]]（[[sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase]]; [[SERCA]]）である。SERCAは小胞体膜に局在し、[[ATP]]を分解することによってカルシウムイオンを濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質カルシウムイオンの除去によるカルシウムシグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いカルシウムイオン濃度の維持に不可欠である。<br /> <br /> 　実際に[[タプシガルギン]]などのSERCA[[阻害薬]]を処置することで、小胞体内腔のカルシウムイオン濃度が大きく減少する（カルシウムイオン枯渇）。カルシウムイオン枯渇により、小胞体膜上の[[STIM1]]を介して細胞膜のカルシウムイオンチャネル[[Orai]]が活性化される（[[容量依存性カルシウムイオン流入]]）。これは小胞体内腔のカルシウムイオン濃度を維持するための[[恒常性]]機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのカルシウムイオン放出===<br /> 　小胞体内腔からカルシウムイオンを放出するのは、[[イノシトール三リン酸受容体]]（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のカルシウムイオンチャネルである。<br /> <br /> ==== イノシトール三リン酸受容体 ====<br /> 　[[イノシトール三リン酸]]が結合することによって活性化され、また細胞質カルシウムイオンによっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、[[IP3R1]]、[[IP3R2]]、[[IP3R3]]の3つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に[[小脳]]の[[プルキンエ細胞]]に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主に[[アストロサイト]]に豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> 　細胞質カルシウムイオンによって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、[[RyR1]]、[[RyR2]]、[[RyR3]]の3つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は[[心筋]]や脳、[[膵臓]]に、RyR3は[[平滑筋]]や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における[[興奮収縮連関]]が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、[[脊髄小脳変性症15型]]（[[SCA15]]）ではIP3R1遺伝子に[[欠失]]や[[ミスセンス変異]]が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでリアノジン受容体機能に関与する[[ジャンクトフィリン3]]については、[[ハンチントン病類縁疾患2型]]において当該遺伝子での[[トリプレット病|トリプレット]]伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたカルシウムイオン放出が[[脳虚血]]時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　[[ミトコンドリア]]は[[ATP]]合成などを担う[[細胞内小器官]]であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内カルシウムイオン濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのカルシウムイオンの取り込みを主に担っているのは、[[ミトコンドリアカルシウムユニポーター]]（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるカルシウムイオンチャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア[[内膜]]上に存在し、細胞質からミトコンドリアの[[マトリックス]]へカルシウムイオンを流入させる。近年、ミトコンドリアカルシウムユニポーターの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、カルシウムイオントランスポーターとして[[Letm1]]が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのカルシウムイオン取り込みと[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]汲み出しを共役する[[Ca2+/H+アンチポーター|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]である。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのカルシウムイオン放出===<br /> 　ミトコンドリアからカルシウムイオンを放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在する[[Na+/Ca2+アンチポーター|Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]（Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なカルシウムイオン濃度上昇や[[アポトーシス誘発因子]][[Bax]]などによって開く、[[ミトコンドリア膜透過性遷移孔]]（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口すると[[ミトコンドリア外膜]]の破壊を招き、カルシウムイオンを含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　カルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムウェーブやカルシウムオシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、[[MPTP]]はカルシウムイオンとともに[[wj:シトクロムC|シトクロムC]]を放出させ、[[カスパーゼ]]経路を介した[[細胞死]]を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアは[[mitofusin2]]などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたカルシウムイオンがミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のカルシウムイオン濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してカルシウムイオンを放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> *[[イノシトール三リン酸受容体]]<br /> *[[リアノジン受容体]]<br /> *[[滑面小胞体]]<br /> *[[ミトコンドリア]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=36102 2016-06-06T03:16:50Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>&lt;div align=&quot;right&quot;&gt; <br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;三上 義礼&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野''&lt;br&gt;<br /> &lt;font size=&quot;+1&quot;&gt;大久保 洋平&lt;/font&gt;&lt;br&gt;<br /> ''東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室''&lt;br&gt;<br /> DOI：&lt;selfdoi /&gt;　原稿受付日：2016年5月6日　原稿完成日：2016年月日&lt;br&gt;<br /> 担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）&lt;br&gt;&lt;br&gt;<br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> 英語名: intracellular calcium store<br /> <br /> {{box|text=<br /> 　カルシウムイオンは重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、カルシウムイオンをその内腔に貯蔵し一定の条件下でカルシウムイオンを細胞質に放出する機能を有している。カルシウムイオン貯蔵庫および供給源としてカルシウムシグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> }}<br /> <br /> [[ファイル:calciumstore.jpg|200px|thumb|left|細胞内カルシウムストアを介したカルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）の移動]] <br /> <br /> ==細胞内カルシウムシグナル==<br /> 　[[カルシウム]]イオンはさまざまな細胞機能を調節する[[セカンドメッセンジャー]]である。[[神経伝達物質]]の放出、[[シナプス可塑性]]の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。<br /> <br /> 　細胞質のカルシウムイオン濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、[[カルシウムウェーブ]]や[[カルシウムオシレーション]]といった、細胞内カルシウムイオン濃度の複雑な時空間動態が観察される。<br /> <br /> 　細胞内カルシウムストアはカルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムシグナルの形成を担う。<br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する[[細胞内小器官]]であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はカルシウムイオン取り込み機構により細胞質からカルシウムイオンを除去する。小胞体内腔のカルシウムイオン濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のカルシウムイオンチャネルが開くと細胞質に向かってカルシウムイオンが放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのカルシウムイオン取り込みを担う[[カルシウムイオンポンプ]]は、[[筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ]]（[[sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase]]; [[SERCA]]）である。SERCAは小胞体膜に局在し、[[ATP]]を分解することによってカルシウムイオンを濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質カルシウムイオンの除去によるカルシウムシグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いカルシウムイオン濃度の維持に不可欠である。<br /> <br /> 　実際に[[タプシガルギン]]などのSERCA[[阻害薬]]を処置することで、小胞体内腔のカルシウムイオン濃度が大きく減少する（カルシウムイオン枯渇）。カルシウムイオン枯渇により、小胞体膜上の[[STIM1]]を介して細胞膜のカルシウムイオンチャネル[[Orai]]が活性化される（[[容量依存性カルシウムイオン流入]]）。これは小胞体内腔のカルシウムイオン濃度を維持するための[[恒常性]]機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのカルシウムイオン放出===<br /> 　小胞体内腔からカルシウムイオンを放出するのは、[[イノシトール三リン酸受容体]]（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のカルシウムイオンチャネルである。<br /> <br /> ==== イノシトール三リン酸受容体 ====<br /> 　[[イノシトール三リン酸]]が結合することによって活性化され、また細胞質カルシウムイオンによっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、[[IP3R1]]、[[IP3R2]]、[[IP3R3]]の3つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に[[小脳]]の[[プルキンエ細胞]]に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主に[[アストロサイト]]に豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> 　細胞質カルシウムイオンによって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、[[RyR1]]、[[RyR2]]、[[RyR3]]の3つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は[[心筋]]や脳、[[膵臓]]に、RyR3は[[平滑筋]]や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における[[興奮収縮連関]]が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、[[脊髄小脳変性症15型]]（[[SCA15]]）ではIP3R1遺伝子に[[欠失]]や[[ミスセンス変異]]が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでリアノジン受容体機能に関与する[[ジャンクトフィリン3]]については、[[ハンチントン病類縁疾患2型]]において当該遺伝子での[[トリプレット病|トリプレット]]伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたカルシウムイオン放出が[[脳虚血]]時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　[[ミトコンドリア]]は[[ATP]]合成などを担う[[細胞内小器官]]であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内カルシウムイオン濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのカルシウムイオン取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのカルシウムイオンの取り込みを主に担っているのは、[[ミトコンドリアカルシウムユニポーター]]（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるカルシウムイオンチャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア[[内膜]]上に存在し、細胞質からミトコンドリアの[[マトリックス]]へカルシウムイオンを流入させる。近年、ミトコンドリアカルシウムユニポーターの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、カルシウムイオントランスポーターとして[[Letm1]]が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのカルシウムイオン取り込みと[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]汲み出しを共役する[[Ca2+/H+アンチポーター|Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]である。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのカルシウムイオン放出===<br /> 　ミトコンドリアからカルシウムイオンを放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在する[[Na+/Ca2+アンチポーター|Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター]]（Na&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt;/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なカルシウムイオン濃度上昇や[[アポトーシス誘発因子]][[Bax]]などによって開く、[[ミトコンドリア膜透過性遷移孔]]（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口すると[[ミトコンドリア外膜]]の破壊を招き、カルシウムイオンを含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　カルシウムイオンの取り込みと放出を通じて、カルシウムウェーブやカルシウムオシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、[[MPTP]]はカルシウムイオンとともに[[wj:シトクロムC|シトクロムC]]を放出させ、[[カスパーゼ]]経路を介した[[細胞死]]を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアは[[mitofusin2]]などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたカルシウムイオンがミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のカルシウムイオン濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してカルシウムイオンを放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> *[[カルシウム]]<br /> *[[カルシウムドメイン]]<br /> *[[イノシトール三リン酸受容体]]<br /> *[[リアノジン受容体]]<br /> *[[滑面小胞体]]<br /> *[[ミトコンドリア]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Calciumstore.jpg&diff=36101 2016-06-06T03:13:44Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div></div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35829 2016-05-03T08:03:37Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> <br /> 三上義礼<br /> <br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> <br /> 大久保洋平<br /> <br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> <br /> 　カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を細胞質に放出する機能を有している。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;貯蔵庫および供給源としてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> ==細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル==<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、シナプス可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、細胞死をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、滑面小胞体は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み機構により細胞質からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を除去する。小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルが開くと細胞質に向かってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みを担うCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の除去によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が大きく減少する（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇）。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入）。これは小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　小胞体内腔からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）とリアノジン受容体（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。<br /> <br /> 　IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　RyRは細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によって活性化される。また、一酸化窒素により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出が脳虚血時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　ミトコンドリアからCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター（Na＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇やアポトーシス誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==関連項目==<br /> <br /> カルシウム<br /> <br /> カルシウムドメイン<br /> <br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> <br /> リアノジン受容体<br /> <br /> 滑面小胞体<br /> <br /> ミトコンドリア<br /> <br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35828 2016-05-03T08:02:33Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> <br /> 三上義礼<br /> <br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> <br /> 大久保洋平<br /> <br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> <br /> 　カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を細胞質に放出する機能を有している。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;貯蔵庫および供給源としてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> ==細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル==<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、シナプス可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、細胞死をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、滑面小胞体は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み機構により細胞質からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を除去する。小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルが開くと細胞質に向かってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みを担うCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の除去によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が大きく減少する（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇）。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入）。これは小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　小胞体内腔からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）とリアノジン受容体（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。<br /> <br /> 　IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　RyRは細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によって活性化される。また、一酸化窒素により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出が脳虚血時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　ミトコンドリアからCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター（Na＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇やアポトーシス誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==関連項目==<br /> <br /> カルシウム<br /> <br /> カルシウムドメイン<br /> <br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> <br /> リアノジン受容体<br /> <br /> 滑面小胞体<br /> <br /> ミトコンドリア<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35827 2016-05-03T07:37:45Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> <br /> 三上義礼<br /> <br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> <br /> 大久保洋平<br /> <br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> <br /> 　カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を細胞質に放出する機能を有している。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;貯蔵庫および供給源としてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> ==細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル==<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、シナプス可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、細胞死をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、滑面小胞体は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み機構により細胞質からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を除去する。小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルが開くと細胞質に向かってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みを担うCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の除去によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が大きく減少する（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇）。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入）。これは小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　小胞体内腔からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）とリアノジン受容体（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。<br /> <br /> 　IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　RyRは細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によって活性化される。また、一酸化窒素により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出が脳虚血時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ==ミトコンドリア==<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　また、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ===ミトコンドリアからのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出===<br /> 　ミトコンドリアからCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター（Na＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇やアポトーシス誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義===<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==その他の細胞内カルシウムストア==<br /> 　ゴルジ体は内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==関連項目==<br /> <br /> カルシウム<br /> <br /> カルシウムドメイン<br /> <br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> <br /> リアノジン受容体<br /> <br /> 滑面小胞体<br /> <br /> ミトコンドリア<br /> <br /> <br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35814 2016-05-02T01:13:56Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> <br /> 三上義礼<br /> <br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> <br /> 大久保洋平<br /> <br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> <br /> 　カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を細胞質に放出する機能を有している。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;貯蔵庫および供給源としてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> ==細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル==<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、シナプス可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、細胞死をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> ==小胞体==<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、滑面小胞体は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み機構により細胞質からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を除去する。小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルが開くと細胞質に向かってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。<br /> <br /> ===小胞体へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み===<br /> 　小胞体内腔へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みを担うCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の除去によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が大きく減少する（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇）。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入）。これは小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出<br /> 　小胞体内腔からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）とリアノジン受容体（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。<br /> IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> RyRは細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によって活性化される。また、一酸化窒素により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出が脳虚血時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ミトコンドリア<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み<br /> 　ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　また、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ミトコンドリアからのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出<br /> 　ミトコンドリアからCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター（Na＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇やアポトーシス誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> その他の細胞内カルシウムストア<br /> 　ゴルジ体は内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> ==関連項目==<br /> <br /> カルシウム<br /> <br /> カルシウムドメイン<br /> <br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> <br /> リアノジン受容体<br /> <br /> 滑面小胞体<br /> <br /> ミトコンドリア<br /> <br /> <br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35813 2016-05-02T01:12:12Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> 三上義礼<br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> 大久保洋平<br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> 　カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を細胞質に放出する機能を有している。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;貯蔵庫および供給源としてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内カルシウムストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、シナプス可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、細胞死をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> 小胞体<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、滑面小胞体は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み機構により細胞質からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を除去する。小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルが開くと細胞質に向かってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。<br /> <br /> 小胞体へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み<br /> 　小胞体内腔へのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みを担うCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウムATPアーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の除去によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が大きく減少する（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇）。Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入）。これは小胞体内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出<br /> 　小胞体内腔からCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）とリアノジン受容体（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。<br /> IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> RyRは細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;によって活性化される。また、一酸化窒素により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、骨格筋や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出が脳虚血時等の神経細胞死に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ミトコンドリア<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込み<br /> 　ミトコンドリアへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　また、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ミトコンドリアからのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出<br /> 　ミトコンドリアからCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;アンチポーター（Na＋/Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇やアポトーシス誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; mPTP）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の取り込みと放出を通じて、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> その他の細胞内カルシウムストア<br /> 　ゴルジ体は内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> 関連項目<br /> カルシウム<br /> カルシウムドメイン<br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> リアノジン受容体<br /> 滑面小胞体<br /> ミトコンドリア<br /> <br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35812 2016-05-02T01:08:45Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> 三上義礼<br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> 大久保洋平<br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> 　[[カルシウムイオン]]（[[CA2|Ca2]]+）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca2+をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa2+を細胞質に放出する機能を有している。Ca2+貯蔵庫および供給源としてCa2+シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内[[カルシウム]]ストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> 細胞内Ca2+シグナル<br /> 　Ca2+はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、[[シナプス]]可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa2+濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca2+ウェーブやCa2+オシレーションといった、細胞内Ca2+濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa2+の取り込みと放出を通じて、Ca2+シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> 小胞体<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa2+取り込み機構により細胞質からCa2+を除去する。小胞体内腔のCa2+濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上の[[Ca2+チャネル]]が開くと細胞質に向かってCa2+が放出される。<br /> <br /> 小胞体へのCa2+取り込み<br /> 　小胞体内腔へのCa2+取り込みを担うCa2+ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウム[[ATP]]アーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa2+を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca2+の除去によるCa2+シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa2+濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa2+濃度が大きく減少する（Ca2+枯渇）。Ca2+枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa2+チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca2+流入）。これは小胞体内腔のCa2+濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体からのCa2+放出<br /> 　小胞体内腔からCa2+を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa2+チャネルである。<br /> IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca2+によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> RyRは細胞質Ca2+によって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、[[骨格筋]]や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa2+放出が脳虚血時等の[[神経細胞死]]に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ミトコンドリア<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca2+濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ミトコンドリアへのCa2+取り込み<br /> 　ミトコンドリアへのCa2+の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa2+チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa2+を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　また、Ca2+トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa2+取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa2+/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ミトコンドリアからのCa2+放出<br /> 　ミトコンドリアからCa2+を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca2＋アンチポーター（Na＋/Ca2＋ exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa2+濃度上昇や[[アポトーシス]]誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; [[mPTP]]）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca2+を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　Ca2+の取り込みと放出を通じて、Ca2+ウェーブやCa2+オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa2+とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa2+がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> その他の細胞内カルシウムストア<br /> 　[[ゴルジ体]]は内腔のCa2+濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa2+を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> 関連項目<br /> カルシウム<br /> [[カルシウムドメイン]]<br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> リアノジン受容体<br /> 滑面小胞体<br /> ミトコンドリア<br /> <br /> &lt;references/&gt;</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%86%85%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%B9%E3%83%88%E3%82%A2&diff=35811 2016-05-02T01:06:26Z

<p>Yoheiokubo: ページの作成:「英: intracellular calcium store 三上義礼 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野 大久保洋平 東京大学大学院医学系研究...」</p> <hr /> <div>英: intracellular [[calcium]] store<br /> 三上義礼<br /> 東邦大学医学部医学科生理学講座統合生理学分野<br /> 大久保洋平<br /> 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室<br /> <br /> 　[[カルシウムイオン]]（[[CA2|Ca2]]+）は重要な細胞内情報伝達物質の一つであり、さまざまな生理機能の制御や疾患のプロセスに関与している。細胞内小器官の一部は、Ca2+をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa2+を細胞質に放出する機能を有している。Ca2+貯蔵庫および供給源としてCa2+シグナルに関与する細胞内小器官を、細胞内[[カルシウム]]ストアと総称する。本稿ではこの細胞内カルシウムストアについて、その代表的な存在である小胞体とミトコンドリアの機能について解説する。<br /> <br /> <br /> 細胞内Ca2+シグナル<br /> 　Ca2+はさまざまな細胞機能を調節するセカンドメッセンジャーである。神経伝達物質の放出、[[シナプス]]可塑性の誘導などの生理機能に関わる一方で、[[細胞死]]をはじめとする病態にも関与している。細胞質のCa2+濃度は、刺激を受けていない静止状態では数十nM程度に保たれており、刺激に応じて数百nＭから数十µMに渡る幅広い濃度範囲で変化する。さらに、Ca2+ウェーブやCa2+オシレーションといった、細胞内Ca2+濃度の複雑な時空間動態が観察される。細胞内カルシウムストアはCa2+の取り込みと放出を通じて、Ca2+シグナルの形成を担う。<br /> <br /> <br /> 小胞体<br /> 　小胞体はさまざまな機能を有する細胞内小器官であるが、[[滑面小胞体]]は細胞内カルシウムストアとして中心的な役割を担う。小胞体はCa2+取り込み機構により細胞質からCa2+を除去する。小胞体内腔のCa2+濃度は約1 mM程度に保たれており、細胞質との間で大きな濃度勾配を示す。この濃度勾配に従い、小胞体膜上の[[Ca2+チャネル]]が開くと細胞質に向かってCa2+が放出される。<br /> <br /> 小胞体へのCa2+取り込み<br /> 　小胞体内腔へのCa2+取り込みを担うCa2+ポンプは、筋小胞体／小胞体カルシウム[[ATP]]アーゼ（sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase; SERCA）である。SERCAは小胞体膜に局在し、ATPを 分解することによってCa2+を濃度勾配に逆らい取り込む&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8388268 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。SERCAの活性は細胞質Ca2+の除去によるCa2+シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa2+濃度の維持に不可欠である。実際にタプシガルギンなどのSERCA阻害薬を処置することで、小胞体内腔のCa2+濃度が大きく減少する（Ca2+枯渇）。Ca2+枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa2+チャネルOraiが活性化される（容量依存性Ca2+流入）。これは小胞体内腔のCa2+濃度を維持するための恒常性機構であると期待される&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 22914293 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体からのCa2+放出<br /> 　小胞体内腔からCa2+を放出するのは、イノシトール三リン酸受容体（inositol triphosphate receptor; IP3R）と[[リアノジン受容体]]（ryanodine receptor; RyR）という二種類のCa2+チャネルである。<br /> IP3Rはイノシトール三リン酸が結合することによって活性化され、また細胞質Ca2+によっても活性化される。約2700アミノ酸からなる巨大分子で、IP3R1、IP3R2、IP3R3の３つのサブタイプが存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 17429043 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R1は主に神経細胞に発現しており、特に小脳のプルキンエ細胞に豊富に存在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7945203 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。IP3R2は主にアストロサイトに豊富に発現している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18463250 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> RyRは細胞質Ca2+によって活性化される。また、[[一酸化窒素]]により活性化される機構も報告されている&lt;ref name=kakizawa&gt;&lt;pubmed&gt; 22036948 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。約5000アミノ酸からなる巨大分子で、RyR1、RyR2、RyR3の３つのサブタイプがある。RyR1は骨格筋や小脳プルキンエ細胞、RyR2は心筋や脳、膵臓に、RyR3は平滑筋や脳などに優位に発現が見られる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7876312 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> 小胞体の細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　細胞内カルシウムストアとしての小胞体機能の著名例として、[[骨格筋]]や心筋における興奮収縮連関が挙げられるが、中枢神経系においても多様な機能を担っている &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9697848 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 15618481 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。疾患との関係に着目すると、脊髄小脳変性症15型（SCA15）ではIP3R1遺伝子に欠失やミスセンス変異が見つかっている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 18579805 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 12828938 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。小胞体を細胞膜に近接させることでRyR機能に関与するジャンクトフィリン3については、ハンチントン病類縁疾患2型において当該遺伝子でのトリプレット伸長が報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 11694876 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、一酸化窒素によって活性化されたRyR1を通じたCa2+放出が脳虚血時等の[[神経細胞死]]に関与することも示されている&lt;ref name=kakizawa /&gt;。<br /> <br /> <br /> ミトコンドリア<br /> 　ミトコンドリアはATP合成などを担う細胞内小器官であるが、細胞内カルシウムストアとしても機能する。静止状態のミトコンドリアマトリックス内Ca2+濃度は、細胞質と同程度であるが、刺激に応じて一過的に10 µM程度にまで上昇するという報告がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8235595 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ミトコンドリアへのCa2+取り込み<br /> 　ミトコンドリアへのCa2+の取り込みを主に担っているのは、ミトコンドリアカルシウムユニポーター（mitochondrial calcium uniporter; MCU）と呼ばれるCa2+チャネルである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685886 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 21685888 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。MCUはミトコンドリア内膜上に存在し、細胞質からミトコンドリアのマトリックスへCa2+を流入させる。近年、MCUの機能を制御するタンパク質も報告されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 23101630 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 24231807 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　また、Ca2+トランスポーターとしてLetm1が同定されている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19797662 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。マトリックスへのCa2+取り込みとプロトン汲み出しを共役するCa2+/H+アンチポーターである。<br /> <br /> ミトコンドリアからのCa2+放出<br /> 　ミトコンドリアからCa2+を放出する分子として、ミトコンドリア内膜に存在するNa＋/Ca2＋アンチポーター（Na＋/Ca2＋ exchanger; NCLX）が挙げられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20018762 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、生理的条件下では開口しないものの、過剰なCa2+濃度上昇や[[アポトーシス]]誘発因子Baxなどによって開く、ミトコンドリア膜透過性遷移孔（mitochondrial permeability transition pore; [[mPTP]]）というチャネル状の構造体が存在する。開口するとミトコンドリア外膜の破壊を招き、Ca2+を含むさまざまな物質が漏出する。<br /> <br /> ミトコンドリアの細胞内カルシウムストアとしての意義<br /> 　Ca2+の取り込みと放出を通じて、Ca2+ウェーブやCa2+オシレーションの形成に寄与している&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 16415789 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt; &lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 7566122 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。また、mPTPはCa2+とともにシトクロムCを放出させ、カスパーゼ経路を介した細胞死を引き起こす&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 10393078 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> 　ミトコンドリアはmitofusin2などの因子を介して、小胞体と近接して局在する&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 19052620 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。これにより、小胞体から放出されたCa2+がミトコンドリアに効率的に取り込まれる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9624056 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。このような小胞体とミトコンドリアの連関は、局所的なATP合成の活性化などを促す役割があると考えられる&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 20655468 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> その他の細胞内カルシウムストア<br /> 　[[ゴルジ体]]は内腔のCa2+濃度がmMオーダーとされる報告もあり、細胞内カルシウムストアとして働いている可能性がある&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 8195154 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。イノシトール三リン酸依存的な経路を介してCa2+を放出すると考えられているが、さらなる研究が必要である&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt; 9736609 &lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> <br /> 関連項目<br /> カルシウム<br /> [[カルシウムドメイン]]<br /> イノシトール三リン酸受容体<br /> リアノジン受容体<br /> 滑面小胞体<br /> ミトコンドリア</div>

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<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt; <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、カルシウム結合蛋白質を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性にはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9490 2012-05-30T07:12:23Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt; <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、カルシウム結合蛋白質を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

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<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt; <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、カルシウム結合蛋白質を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9486 2012-05-30T05:47:33Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt; <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。&lt;br&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

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<p>Yoheiokubo: Yoheiokubo（トーク）による第9484版を取り消し</p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt;<br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9484 2012-05-30T05:42:37Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;object type=&quot;application/x-shockwave-flash&quot; data=&quot;http://www.youtube.com/v/SssUVE1d9bY&amp;enablejsapi=1&amp;playerapiid=SssUVE1d9bY&quot; width=&quot;425&quot; height=&quot;355&quot; id=&quot;YT_SssUVE1d9bY&quot;&gt;&lt;param name=&quot;movie&quot; value=&quot;http://www.youtube.com/v/SssUVE1d9bY&amp;enablejsapi=1&amp;playerapiid=SssUVE1d9bY&quot;&gt;&lt;/param&gt;&lt;param name=&quot;wmode&quot; value=&quot;transparent&quot;&gt;&lt;/param&gt;&lt;param name=&quot;allowScriptAccess&quot; value=&quot;always&quot;&gt;&lt;/param&gt;&lt;/object&gt; <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9483 2012-05-30T05:30:24Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> &lt;youtube&gt;SssUVE1d9bY&lt;/youtube&gt;<br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9482 2012-05-30T05:25:11Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルパイン]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9481 2012-05-30T05:23:04Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ|カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]][[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤|カルシウムキレート剤]][[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン|カルシウムドメイン]][[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン|カルシニューリン]][[カルパイン]] <br /> <br /> [[カルパイン|カルパイン]][[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]][[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9480 2012-05-30T05:22:42Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ|カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]][[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤|カルシウムキレート剤]][[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン|カルシウムドメイン]][[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン|カルシニューリン]][[カルパイン]] <br /> <br /> [[カルパイン|カルパイン]][[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]][[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

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<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium <br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。 <br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]] <br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ|カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]][[カルシウムキレート剤]] <br /> <br /> [[カルシウムキレート剤|カルシウムキレート剤]][[カルシウムドメイン]] <br /> <br /> [[カルシウムドメイン|カルシウムドメイン]][[カルシニューリン]] <br /> <br /> [[カルシニューリン|カルシニューリン]][[カルパイン]] <br /> <br /> [[カルパイン|カルパイン]][[代謝活性型グルタミン酸受容体]] <br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]][[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9478 2012-05-30T05:19:34Z

<p>Yoheiokubo: </p> <hr /> <div>英: calcium<br /> <br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。<br /> <br /> 脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。 <br /> <br /> == 発見の歴史 ==<br /> <br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。 <br /> <br /> == メカニズム ==<br /> <br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。 <br /> <br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。 <br /> <br /> === 細胞外からの流入 ===<br /> <br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。 <br /> <br /> ==== 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。 <br /> <br /> ==== その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル ====<br /> <br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。 <br /> <br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> === 小胞体内腔からの放出 ===<br /> <br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。 <br /> <br /> ==== リアノジン受容体 ====<br /> <br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> ==== イノシトール３リン酸受容体 ====<br /> <br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。 グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。 イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。 <br /> <br /> ==== ミトコンドリアの寄与 ====<br /> <br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。 <br /> <br /> == 応用 ==<br /> <br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。 <br /> <br /> == 関連項目 ==<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]]<br /> <br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ|カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]][[カルシウムキレート剤]]<br /> <br /> [[カルシウムキレート剤|カルシウムキレート剤]][[カルシウムドメイン]]<br /> <br /> [[カルシウムドメイン|カルシウムドメイン]][[カルシニューリン]]<br /> <br /> [[カルシニューリン|カルシニューリン]][[カルパイン]]<br /> <br /> [[カルパイン|カルパイン]][[代謝活性型グルタミン酸受容体]]<br /> <br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体|代謝活性型グルタミン酸受容体]][[フォスフォリパーゼC]] <br /> <br /> == 参考文献 ==<br /> <br /> &lt;references /&gt; <br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; <br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

Yoheiokubo https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0&diff=9477 2012-05-30T05:14:23Z

<p>Yoheiokubo: ページの作成：「英: calcium カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的...」</p> <hr /> <div>英: calcium<br /> カルシウムは原子番号20の金属元素。元素記号はCa。周期表第2族アルカリ土類元素の一種で、ヒトを含む動物の代表的なミネラル（必須元素）である。骨や歯の形成のみならず、カルシウムイオン（Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;）は細胞内[[シグナル伝達]]を担う代表的な[[セカンドメッセンジャー]]の一つであり、広範な細胞機能の制御に関与している。脳神経系においても、[[神経伝達物質]]放出、[[シナプス可塑性]]、神経[[細胞死]]のトリガーとなるものであり、また各種[[グリア細胞]]機能の制御に不可欠である。本稿では、このCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの基本的性質について解説する。<br /> <br /> ==発見の歴史==<br /> 江橋節郎は1950年代後半からの先駆的研究により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が骨格筋収縮を制御するという機構を提唱した。そして1965年に[[カルシウム結合蛋白質]]であるトロポニンを発見し、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;依存性シグナルの存在を世界に先駆けて証明した&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5857096&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。次いで1970年には垣内史郎とWai Yiu Cheungにより[[カルモジュリン]]が発見され、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が筋収縮のみならず広範な細胞機能を制御することが明確になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4320714&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;4315350&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> さらにRoger Y Tsienによる[[カルシウム指示薬]]の開発&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;3838314&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;により、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度を生細胞にて[[蛍光イメージング]]法で測定することが可能になり、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ウェーブやCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;オシレーションといった、細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度の複雑な時空間動態が明らかとなった。<br /> <br /> ==メカニズム==<br /> [[細胞膜]]および[[小胞体]]膜上に存在する各種のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;[[ポンプ]]により、細胞質のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は静止時には数十nM (10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt;~10&lt;sup&gt;-7&lt;/sup&gt; M)程度に保たれる。これは細胞外Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度（~10&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt; M）の一万分の一以下という非常に低い濃度であり、他の生体内無機イオンではこれほど大きな細胞内外の濃度差は見られない。以下に示すCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを経て細胞質にCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が供給されることによりCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度が上昇し、[[カルシウム結合蛋白質]]を介して様々な細胞内シグナルが活性化される。<br /> 細胞内Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルの特筆すべき性質は、その局所性である。例えば単一の[[樹状突起スパイン]]に限局したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度上昇が惹起され、これにより入力特異的なシナプス可塑性等の制御が実現されている。この局所性はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの限局やスパインの構造のみならず、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプによる速やかな除去や、高濃度のカルシウム結合蛋白質によるCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;拡散の阻害、等が重要な寄与を果たしている。<br /> <br /> ===細胞外からの流入===<br /> Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;に対して透過性をもつ[[イオンチャネル]]を介して、大きな電気化学的勾配に従いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が細胞外から細胞質へ流入する。脳神経系においては主に以下に挙げるイオンチャネルが関与する。<br /> <br /> ====電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル====<br /> 電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルはその開閉が[[膜電位]]に依存する[[カルシウムチャネル]]である。主に[[神経細胞]]において、細胞膜の脱分極により開口してCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;を流入させる。電位依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルの各サブタイプは、それぞれ異なる特徴と生理機能を有する。詳細については [[カルシウムチャネル]]の項を参照のこと。<br /> <br /> ====リガンド依存性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル====<br /> [[リガンド依存性チャネル]]のうちCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示すものは、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入に関与する。特に[[イオンチャネル型グルタミン酸受容体]]である[[NMDA型グルタミン酸受容体]]は、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を介してシナプス可塑性に関与している。<br /> <br /> ====その他のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネル====<br /> 各種の感覚受容に関与する[[TRPチャネル]]はCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;透過性を示す。各サブタイプが様々な開口制御機構を有しており、神経細胞およびグリア細胞においてCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。<br /> また小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇により活性化されるストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を担う。このストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルについては長らく分子実体が不明であったが、近年Orai1が同定された&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921385&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;16921383&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===小胞体内腔からの放出===<br /> 細胞内小器官である小胞体は、主要な[[細胞内カルシウムストア]]として機能している。小胞体膜上のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;ポンプにより内腔のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度は高く保たれており、以下に示す小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介して、細胞質へCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;が放出される。 細胞外からの流入とならび、小胞体内腔からの放出は、細胞質への主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路である。そしてこの両者は密接な相互作用を示す。つまり小胞体からのCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;放出は、細胞外から流入したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により促進または阻害され、放出に伴う小胞体のCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;枯渇は、ストア作動性Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルを介したCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入を促す。<br /> <br /> ====リアノジン受容体====<br /> [[リアノジン受容体]]は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;により開口が促進される小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルであり、カルシウム誘発性カルシウム放出と呼ばれる現象&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;5456208&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;を担っている。これはCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルにおける重要なポジティブフィードバック機構である。骨格筋や心筋の収縮の制御が広く知られているが、脳神経系においても様々な機能を持つ。 詳細については [[リアノジン受容体]] の項を参照のこと。<br /> <br /> ====イノシトール３リン酸受容体====<br /> イノシトール３リン酸受容体は、その活性化にセカンドメッセンジャーである[[イノシトール３リン酸]]と細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする小胞体膜上Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;チャネルである。さらに特筆すべき点は、細胞質Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度に対して二相性の反応曲線を示すことである&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;2373998&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。つまり低Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;濃度域では濃度上昇に従い開口が促進されるが、ある濃度でそれがピークアウトし、それ以上の濃度域では濃度上昇に従い開口が阻害される。<br /> グリア細胞のような電気的に非興奮性の細胞においては、主要なCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;供給経路となる。また神経細胞においてもCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;シグナルに関与する。<br /> イノシトール３リン酸とCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;の両方を必要とする性質により、二種類の入力を統合する機能を持ち得る。実際、小脳[[プルキンエ細胞]]における[[長期抑圧]]誘導時に、二種類のシナプス入力の[[同期検出]]を担っている&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;11100147&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。<br /> <br /> ===ミトコンドリアの寄与===<br /> 小胞体以外の細胞内小器官では、[[ミトコンドリア]]が細胞内カルシウムストアとして重要な役割を果たしている。また小胞体-ミトコンドリア間の密接な接合構造が知られており、ここでCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;のやり取りが行なわれていると考えられる。詳細については [[ミトコンドリア]] の項を参照のこと。<br /> <br /> ==応用==<br /> 神経細胞では[[活動電位]]の発生に伴いCa&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;流入が起こるので、カルシウム指示薬を用いて、神経細胞の活動を蛍光イメージングにより検出することが可能である。特に近年、[[２光子レーザー走査顕微鏡]]を用いることで、生体内の個々の神経細胞を解像して、その活動を可視化することが可能になった&lt;ref&gt;&lt;pubmed&gt;15660108&lt;/pubmed&gt;&lt;/ref&gt;。多数の神経細胞の位置情報と活動情報を一度にかつ正確に得るという、従来は非常に困難であったことを可能にした手法であり、近年活発な応用が進められている。<br /> <br /> ==関連項目==<br /> [[カルシウムカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼ]]<br /> [[カルシウムキレート剤]]<br /> [[カルシウムドメイン]]<br /> [[カルシニューリン]]<br /> [[カルパイン]]<br /> [[代謝活性型グルタミン酸受容体]]<br /> [[フォスフォリパーゼC]]<br /> <br /> ==参考文献==<br /> &lt;references/&gt;<br /> <br /> この用語にリダイレクトする同義語：カルシウムシグナル、カルシウムシグナリング、カルシウムイオン、Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;<br /> <br /> （執筆者：大久保　洋平、担当編集委員：尾藤　晴彦）</div>

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