钙依赖的心肌膜中受磷蛋白五聚体水平：揭示与无钙 SERCA2a 的关键联系

在心肌研究中，受磷蛋白（PLB）与肌浆网 Ca2+-ATP 酶（SERCA2a）相互作用机制不明。研究人员通过切换缓冲液改变 SERCA2a 构象，发现 Ca2+影响 PLB5/PLB1比值，该成果有助于理解心肌功能。

　　在心脏的微观世界里，有一对 “小伙伴”，它们的互动对心脏的正常跳动起着至关重要的作用，这对 “小伙伴” 就是受磷蛋白（Phospholamban，PLB）和肌浆网 Ca²⁺-ATP 酶（SERCA2a）。PLB 能调节 SERCA2a 的活性，控制钙离子从细胞质转运到肌浆网（SR）的速率，这一过程与心脏的兴奋 - 收缩偶联密切相关，对心脏的正常功能至关重要。然而，目前关于 PLB 调节 SERCA2a 的分子机制还存在许多谜团，尤其是在天然心肌肌浆网膜中，完整的 PLB 分子群体与 SERCA2a 之间的化学计量相互作用的全貌还不清楚，并且现有的研究大多使用化学修饰、探针等方法，这些方法可能会影响天然肌浆网膜中真实的蛋白质 - 蛋白质相互作用，导致研究结果存在争议。

为了揭开这些谜团，来自印第安纳大学医学院和卫理公会研究所（美国）的研究人员开展了一项研究。他们致力于探究 PLB 和 SERCA2a 之间的相互作用，通过一系列实验，研究人员发现了重要线索。该研究成果对于理解心脏在生理和病理状态下的功能具有重要意义，也为开发针对细胞内钙离子调控的新药提供了关键依据，论文发表在《Archives of Biochemistry and Biophysics》上。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：首先获取大鼠、小鼠、兔子和狗的心脏，在麻醉状态下进行心脏切除操作，以制备膜囊泡；然后将狗心脏肌浆网（dSR）膜分别在 EGTA 和 Ca²⁺缓冲液中孵育，使 SERCA2a 在无钙的E2 和高钙亲和力的E1 两种构象之间转换，最后使用 SDS 终止反应并进行免疫印迹分析。

在 “Ca²⁺ 对天然狗心脏肌浆网膜中 PLB₅和 PLB₁分布的影响” 这一研究中，研究人员将 dSR 膜在 1 mM EGTA 缓冲液中预孵育，再加入 Ca²⁺ 。结果发现，当将 SERCA2a 从E2 转换为E1 时，添加 Ca²⁺ 显著增加了 PLB₅/PLB₁的比值，这表明 PLB₁从E1 上解离，并在 dSR 中组装成 PLB₅ 。后续添加 EGTA 又逆转了这种变化，揭示了 PLB₁与E2 结合以及 PLB₅解聚的过程，且两种情况下 PLB₅/PLB₁ 都能在 2 秒内达到新的稳态。

在关于 PLB 抗体和磷酸化影响的研究中，PLB 抗体消除了 Ca²⁺ 依赖的 PLB₅/PLB₁ 比值变化；PLB 磷酸化导致 PLB₅/PLB₁ 的 Ca²⁺ 依赖曲线和 Ca²⁺-ATP 酶活性曲线类似地向左移动。

研究结论表明，研究人员开发了一种简单有效的方法，揭示了在天然心肌肌浆网膜中，SERCA2a 的抑制水平由 PLB₁与E2 的结合、从E1 的解离以及 PLB₅的形成之间的平衡所控制。在天然的磷脂环境中，Ca²⁺ 依赖的 PLB₅/PLB₁ 比值变化可以揭示正常和患病心脏的天然膜中 PLB - SERCA2a 的蛋白质 - 蛋白质相互作用，因为患病心脏的蛋白质组和脂质组可能发生变化。

这项研究的重要意义在于，它首次在天然心肌肌浆网膜中探究了完整 PLB 分子与 SERCA2a 之间的相互作用，为深入理解心脏功能在生理和病理状态下的调控机制提供了关键信息。通过明确 PLB 和 SERCA2a 之间的相互作用模式，为开发治疗心脏疾病的新药物提供了潜在的靶点，有望为改善心脏疾病患者的治疗效果带来新的希望。