「細胞内カルシウムストア」の版間の差分

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科細胞分子薬理学教室

　カルシウムイオン（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。

　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。

　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。

　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<ref><pubmed> 8388268 </pubmed></ref>。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<ref><pubmed> 22914293 </pubmed></ref>。

カルシウム

カルシウムドメイン

イノシトール三リン酸受容体

リアノジン受容体

滑面小胞体

ミトコンドリア

<references/>