关于钙离子的“耳闻”

　　

生物通报道：人类的平衡感是由内耳系统控制、决定的。其中有一群称为耳石（otoconia）的粒子停置在位于内耳的毛发细胞之上。就像水中被波浪运动引导的浮标一样，otoconia 随着身体的运动变换位置。当otoconia 移动时，它们就会改变耳绒毛细胞，这种改变诱使细胞发送信息到大脑。

耳石是由CaCO3晶体包被蛋白质核心形成，其发展依赖于耳石1（otopetrin 1，Otop1）。Otop1是根据其功能未知但高度保守的多跨膜区进行定义的蛋白家族成员之一。

华盛顿大学Inna Hughes等研究人员根据Otop1的被预测的结构和胞外区，推测Otop1可能与突出的膜囊（extruded membrane vesicles，生物通编者译）有关。因为之前有研究显示突出的膜囊对ATP反应时，内胞膜中（intravesicular）Ca^2＋浓度上升，于是Hughes等进一步研究Otop1对嘌呤能（purinergic）刺激的Ca^2＋反应的效果。

研究结果显示：Otop1在COS7细胞中过表达时，会消除胞内钙离子浓度的一个早期峰。野生型细胞中的这个早期峰是由胞外ATP或者UTP引发的。ATP和UTP都会激活P2Y嘌呤能受体。P2Y嘌呤能受体通过同源三聚体鸟嘌呤核苷结合蛋白的Gαq家族传递信号。

Otop1存在时，通过其它Gαq偶联受体的信号传递得以维持，说明Otop1介导的内质网Ca^2＋储藏量下降（thapsigargin测定）不足以敲除所有的快Gαq依赖型Ca^2＋信号（rapid Gq-dependent Ca^2＋signals），而且P2Y抑制发生在Gαq上游。

ATP还引出一个被增强的胞内Ca^2＋的减慢的持续相（Ca^2＋平台期）。过表达Otop1的细胞即便在经过thapsigargin处理后，也会有Ca^2＋平台期。螯合胞外Ca^2＋，此平台期会消失（与野生型细胞中，P2Y介导的快Ca^2＋峰不同）。而且，Otop1在大鼠骨肉瘤细胞中过表达，胞内Ca^2＋以ATP依赖性的方式上升。单独大鼠骨肉瘤细胞对嘌呤能刺激没有反应。Otop1在Ca^2＋对ATP的反应中的作用，能够被苏拉明（suramin，之前研究结果显示其抑制突出的胞囊的ATP依赖性Ca2＋反应）可逆性抑制。

Hughes等推测Otop1在Ca^2＋对ATP的反应上有标记效果，是其在耳石形成中的临界作用。（生物通 小粥）

Hughes, M. Saito, P. H. Schlesinger, D. M. Ornitz, Otopetrin 1 activation by purinergic nucleotides regulates intracellular calcium. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 12023-12028 (2007). [Abstract] [Full Text]

注：thapsigargin是一类钙离子抑制剂，可被内质网摄取。

相关内容 ：贡献平衡感的基因 

平衡感损失是老年人一个重大的问题，因为它可能导致跌倒而受伤的危险，平衡感损失也是太空人在失重状态下的一个问题。自从研究人员发现这个新基因，便可以开始了解身体感觉重力和维护平衡的机制。

平衡由前庭系统决定和调控，这个系统位于内耳，可侦查出重力的一群微粒叫做otoconia，位于内耳内层的毛细胞顶部，像水的浮标由波浪的运动所导致，当身体行动时，otoconia会被偏移，当otoconia移动他们会转移至毛细胞，使细胞寄发讯息到脑部。

研究建议otoconia只在发育期间产生，并且会在一生中逐步衰退，科学家相信otoconia在正常老化期间的衰退，可能会导致平衡感混乱。研究人员透过小鼠基因的分析发现了之前未被辨认出的基因，研究人员命名为Otopetrin 1或Otop1（“oto”意味“耳朵”而“petra”意味“石头”）。研究人员表示如果能发现恢复这个基因活动的方法，我们也许能帮助otoconia再生和治疗或防止平衡感混乱。