「細胞内カルシウムストア」の版間の差分

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英: intracellular [[calcium]] store
英: intracellular [[calcium]] store
三上義礼
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
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
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
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(Ca<sup>2+</sup>)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<sup>2+</sup>をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa<sup>2+</sup>を細胞質に放出する機能を有している。Ca<sup>2+</sup>貯蔵庫および供給源としてCa<sup>2+</sup>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。
 カルシウムイオン(Ca<sup>2+</sup>)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<sup>2+</sup>をその内腔に貯蔵し一定の条件下でCa<sup>2+</sup>を細胞質に放出する機能を有している。Ca<sup>2+</sup>貯蔵庫および供給源としてCa<sup>2+</sup>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。




細胞内Ca<sup>2+</sup>シグナル
==細胞内Ca<sup>2+</sup>シグナル==
 Ca<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>ウェーブやCa<sup>2+</sup>オシレーションといった、細胞内Ca<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>の取り込みと放出を通じて、Ca<sup>2+</sup>シグナルの形成を担う。
 Ca<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>ウェーブやCa<sup>2+</sup>オシレーションといった、細胞内Ca<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>の取り込みと放出を通じて、Ca<sup>2+</sup>シグナルの形成を担う。




小胞体
==小胞体==
 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<sup>2+</sup>取り込み機構により細胞質からCa<sup>2+</sup>を除去する。小胞体内腔のCa<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>チャネルが開くと細胞質に向かってCa<sup>2+</sup>が放出される。
 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<sup>2+</sup>取り込み機構により細胞質からCa<sup>2+</sup>を除去する。小胞体内腔のCa<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>チャネルが開くと細胞質に向かってCa<sup>2+</sup>が放出される。


小胞体へのCa<sup>2+</sup>取り込み
===小胞体へのCa<sup>2+</sup>取り込み===
 小胞体内腔へのCa<sup>2+</sup>取り込みを担うCa<sup>2+</sup>ポンプは、筋小胞体/小胞体カルシウムATPアーゼ(sarco/endoplasmic reticulum Ca<sup>2+</sup>-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<sup>2+</sup>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Ca<sup>2+</sup>の除去によるCa<sup>2+</sup>シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>濃度が大きく減少する(Ca<sup>2+</sup>枯渇)。Ca<sup>2+</sup>枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa<sup>2+</sup>チャネルOraiが活性化される(容量依存性Ca<sup>2+</sup>流入)。これは小胞体内腔のCa<sup>2+</sup>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>。
 小胞体内腔へのCa<sup>2+</sup>取り込みを担うCa<sup>2+</sup>ポンプは、筋小胞体/小胞体カルシウムATPアーゼ(sarco/endoplasmic reticulum Ca<sup>2+</sup>-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<sup>2+</sup>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Ca<sup>2+</sup>の除去によるCa<sup>2+</sup>シグナル形成のみならず、小胞体内腔の高いCa<sup>2+</sup>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<sup>2+</sup>濃度が大きく減少する(Ca<sup>2+</sup>枯渇)。Ca<sup>2+</sup>枯渇により、小胞体膜上のSTIM1を介して細胞膜のCa<sup>2+</sup>チャネルOraiが活性化される(容量依存性Ca<sup>2+</sup>流入)。これは小胞体内腔のCa<sup>2+</sup>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>。


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関連項目
==関連項目==
 
カルシウム
カルシウム
カルシウムドメイン
カルシウムドメイン
イノシトール三リン酸受容体
イノシトール三リン酸受容体
リアノジン受容体
リアノジン受容体
滑面小胞体
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ミトコンドリア
ミトコンドリア


<references/>
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