研究發(fā)現(xiàn)首個免疫細(xì)胞熱感蛋白
日期：2011-05-11 08:02:13
近日來自美國斯克里普斯研究所的研究人員在免疫細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種溫度感受蛋白STIM1，并證實當(dāng)STIM1蛋白出現(xiàn)異常時可使得鈣離子涌入免疫細(xì)胞中從而激活免疫反應(yīng)。這是科學(xué)家們首次在免疫細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)這樣的溫度“感受器”。相關(guān)研究論文在線發(fā)布在《自然—化學(xué)生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）雜志上。
過去的研究證實STIM1蛋白是一種重要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子感受器，在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。在新研究中，斯克里斯普研究所的科學(xué)家證實STIM1還具有溫度感受器的功能。
“機體中所有的生物學(xué)過程包括免疫反應(yīng)都會受到溫度的影響，然而一直以來科學(xué)家們對于免疫細(xì)胞中感知溫度變化的分子卻知之甚少，”這一研究的負(fù)責(zé)人、斯克里普斯研究所Ardem Patapoutian教授說道：“在新研究中，我們證實STIM1能夠感知溫度，并對免疫細(xì)胞的功能產(chǎn)生重要的影響。”
這是Patapoutian實驗室發(fā)現(xiàn)的第二個熱敏分子家族。之前這一研究小組曾分離并鑒定出了瞬時感受器電位(transient receptor potential,TRP)離子通道超家族(thermoTRPs)的三個重要成員。“這些蛋白能夠?qū)囟冗@一物理刺激轉(zhuǎn)化為一種化學(xué)信號離子流進(jìn)入到細(xì)胞中，”Patapoutian說：“這些thermoTRPs主要存在于特異的感覺神經(jīng)元中負(fù)責(zé)將環(huán)境溫度信息傳送至大腦。”
在這一研究中，科學(xué)家們將研究焦點轉(zhuǎn)向?qū)ふ颐庖呒?xì)胞中的溫度感受器。“免疫細(xì)胞可在正常生理或病理生理情況下經(jīng)歷急劇的溫度轉(zhuǎn)變，”文章的第一作者、Patapoutian實驗室副研究員肖百龍（生物通音譯，Bailong Xiao）說：“當(dāng)體溫顯著下降時，免疫細(xì)胞可從37℃的脾臟移動到正常溫度為33℃的皮膚組織。在高燒時身體的體溫甚至可升高至41℃。在過去數(shù)十年的時間里科學(xué)家們一直在爭論發(fā)燒是否對免疫系統(tǒng)有益。新研究發(fā)現(xiàn)為解析這一問題提供了一條新途徑。”
Patapoutian實驗室的研究人員在新研究中證實STIM1可通過熱激活并顯示高度的溫度敏感性。“近年來一些研究證實STIM1與膜孔形成蛋白Orai1是鈣釋放激活鈣通道（CRAC）的必要組成元件。我們的研究第一次證實了STIM1也是一種熱敏感蛋白，”肖百龍說。
“正常情況下STIM1蛋白定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。當(dāng)溫度發(fā)生急劇改變時，STIM1蛋白發(fā)生積聚并易位至質(zhì)膜附近。積聚的STIM1蛋白隨后激活Orai1，促使鈣通道孔開放，鈣離子內(nèi)流從而導(dǎo)致細(xì)胞激活。鈣離子在免疫細(xì)胞的大量細(xì)胞功能中起關(guān)鍵性的作用，鈣離子持續(xù)地流入免疫細(xì)胞中可激活細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)，促使細(xì)胞增殖。從而啟動免疫細(xì)胞的開關(guān)，”肖百龍說。
過去的研究表明STIM1和Orai1在免疫功能中起至關(guān)重要的作用。STIM1和Orai1基因突變均可導(dǎo)致形成重癥聯(lián)合免疫缺陷病（SCID）。重癥聯(lián)合性免疫缺陷病是一種體液免疫、細(xì)胞免疫同時有嚴(yán)重缺陷的疾病，一般T細(xì)胞免疫缺陷最為突出。
鑒于STIM1的廣泛表達(dá)模式，研究人員認(rèn)為STIM1還有可能在除免疫系統(tǒng)之外的其他一些組織包括皮膚、大腦、骨骼肌甚至血小板中發(fā)揮溫度感受器的功能。“例如，溫度誘導(dǎo)STIM1介導(dǎo)的鈣內(nèi)流有可能在運動后的肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)重塑中發(fā)揮了作用，”肖百龍說：“我們知道鈣離子對于骨骼肌的生理功能及結(jié)構(gòu)重塑中起重要作用。當(dāng)進(jìn)行鍛煉時，骨骼肌的溫度也會隨之增高。
“同樣的原理也適用于血小板，“肖百龍繼續(xù)補充道：”當(dāng)血小板移動到皮膚表面修復(fù)損傷時，溫度改變可激活STIM1從而導(dǎo)致血細(xì)胞板激活，形成血栓。“
“盡管感受溫度是生存和有效代謝的必要條件，然而目前我們還不清楚如何將這些研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。現(xiàn)在就對這些發(fā)現(xiàn)的意義做出結(jié)論還未免言之過早，然而我相信根據(jù)STIM1和Orai1在免疫缺陷中的作用，它們將在不久的將來引起制藥行業(yè)的關(guān)注，”Patapoutian說。
