Jaw1 加速 GPCR 刺激下 Ca2+信号反应速度：开启细胞钙信号调控新认知

《Scientific Reports》：Jaw1 accelerates the reaction speed of the Ca2+ signals via ITPRs upon GPCR stimulation

为探究 Jaw1 对 Ca2+信号反应速度的影响，研究人员开展相关研究，发现 Jaw1 能加速该信号反应，为理解钙信号调控提供新视角。

　　在细胞的微观世界里，钙离子（Ca²⁺）信号就像一位神通广大的指挥官，掌控着细胞增殖、分化、基因转录等诸多重要生命活动。当 G 蛋白偶联受体（GPCR）受到刺激时，磷脂酶 C 会促使肌醇 1,4,5 - 三磷酸（IP₃）产生，IP₃继而与内质网上的肌醇 1,4,5 - 三磷酸受体（ITPRs）结合，引发 Ca²⁺从内质网释放到细胞质中，进而调节效应蛋白，引发各种细胞反应。

此前研究虽已揭示 Jaw1（也叫 LRMP 或 IRAG2）在 GPCR 刺激下能增强 ITPRs 的 Ca²⁺释放活性，影响 Ca²⁺曲线的最大振幅和保留时间，但它对 Ca²⁺信号反应速度的影响却一直成谜。为解开这一谜团，来自东京农工大学（Tokyo University of Agriculture and Technology）的 Takuma Kozono、Hitomi Matsui 等研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员主要采用了时间分辨钙测定这一关键技术。他们利用 CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术构建了缺失 Jaw1 的 HEK293 Flp - In T - REx 细胞系（Jaw1 KO），以及可诱导表达外源 Jaw1 基因的 Jaw1 KO HEK293 Flp - In T - REx 细胞系（Jaw1 IE）。同时，还制备了分别只表达 ITPR1、ITPR2 和 ITPR3 单一亚型的 Jaw1 KO HEK293 Flp - In T - REx 细胞系（R1 SE、R2 SE 和 R3 SE），并将 Jaw1 基因导入这些细胞系中得到相应的诱导表达细胞系（R1 SE Jaw1 IE、R2 SE Jaw1 IE 和 R3 SE Jaw1 IE）。

研究结果如下：

• Jaw1 加速 GPCR 刺激下 Ca²⁺信号的反应速度：通过在微孔板读数仪上以尽可能短的时间间隔（0.11 - 0.13s）进行时间分辨钙测定，研究人员计算了 Ca²⁺曲线的多个参数。结果显示，Jaw1 IE 细胞的信号起始时间（ΔT_{stimulation - F1.2}）、达到第一个峰值的上升时间（ΔT_{stimulation - Fmax}）显著短于 Jaw1 KO 细胞，上升速率（ΔF/ΔT_{F1.2 - F90%}）显著高于 Jaw1 KO 细胞，且在较低 ATP 浓度下，这些差异更为明显。这表明 Jaw1 的表达能加速 Ca²⁺信号的反应速度。
• Jaw1 在表达 ITPR1 的细胞中加速 Ca²⁺信号反应速度：研究人员对表达不同 ITPR 亚型的细胞进行研究发现，在 1μM 和 100μM ATP 刺激下，R1 SE Jaw1 IE 细胞的 ΔT_{stimulation - F1.2}和 ΔT_{stimulation - Fmax}均显著短于 R1 SE 细胞，而 R2 SE Jaw1 IE 和 R3 SE Jaw1 IE 细胞与各自对照组相比，这两个参数无明显差异。此外，在 100μM ATP 刺激下，R1 SE Jaw1 IE、R2 SE Jaw1 IE 和 R3 SE Jaw1 IE 细胞的上升速率均显著高于各自对照组；在 1μM ATP 刺激下，只有 R1 SE Jaw1 IE 细胞与 R1 SE 细胞的上升速率存在显著差异。这说明 Jaw1 加速 Ca²⁺信号反应速度的作用在只表达 ITPR1 的细胞中尤为显著。

研究结论和讨论部分指出，Jaw1 在 Ca²⁺信号调控中具有加速反应速度的新作用，且这种作用在表达 ITPR1 的细胞中最为突出。研究人员推测，Jaw1 的寡聚化可能为 ITPRs 簇的形成提供支架，促进更大 ITPRs 簇的形成，增加 Ca²⁺爆发（Ca²⁺ puff）发生的强度和概率，最终加速全局 Ca²⁺波的反应速度。此外，ITPRs 的特性如 IP₃敏感性、Ca²⁺浓度依赖性、簇分布等与 Jaw1 等调节因子共同决定了每种 ITPR 亚型的 Ca²⁺信号反应速度。

该研究首次比较了只表达单一 ITPR 亚型细胞中 Ca²⁺信号的反应速度，为深入理解 Jaw1 在 Ca²⁺信号调控中的作用提供了新的视角，也为进一步研究细胞钙信号调控机制以及相关生理过程奠定了重要基础。同时，研究也存在一定局限性，如仅以 HEK293 细胞系为模型，未在其他细胞类型及生理条件下进行验证，后续还需探索 ITPR1 和 Jaw1 在生理条件下共表达的细胞类型或组织，以及两者表达关系对生理系统的影响 。