Lipid-Raft

5 Plasmamembran-Domänen, die an SOCE beteiligt sind

Lipid-Raft-Domänen (LRDs), die mit solchen Lipiden angereichert sind, können als Plattformen für die Rekrutierung und Verankerung von STIM1/Kanal-Komplexen in der Zellperipherie dienen. LRDs sind biochemisch unterschiedliche Plasmamembran-Lipiddomänen, die mit Cholesterin, Sphingolipiden, PIP2, PIP3 und wichtigen Calcium-Signalproteinkomponenten (z. B. Cav1, EGFRs, G-Proteinen, PMCA-Pumpen, Homer und PKC) angereichert sind. Es wurde vorgeschlagen, dass SOCE innerhalb von LRDs auftritt, da eine Störung dieser Domänen SOCE abschwächt. Die Abhängigkeit der TRPC1-Kanalfunktion von intakten LRDs wurde in vielen Zelltypen wie HSG-Zellen, C2C12-Skelettmyoblasten, polymorphkernigen Neutrophilen, Endothelzellen und menschlichen Thrombozyten gezeigt (Ong & Ambudkar, 2012). Ein weiterer Beweis für die Beteiligung von LRD an der Assemblierung funktioneller TRPC1-Kanäle wurde durch Daten erbracht, die eine Zunahme der Partitionierung von TRPC1 in Lipid-Rafts nach Stimulation von Zellen und Ca2 + -Speicherdepletion zeigten (Lockwich et al., 2000; Pani et al., 2008). In Übereinstimmung mit dem Vorschlag, dass STIM1 durch Wechselwirkung mit LRDs an der Plasmamembran verankert werden kann, wird die Partitionierung von STIM1 in LRD während der Aktivierung von SOCE erhöht. Noch wichtiger ist, dass die Coimmunpräzipitation von TRPC1 + STIM1 in der LRD erreicht wird, jedoch nicht in Nicht-LRD-Fraktionen. Wenn diese Domänen gestört sind, werden die Partitionierung und Coimmunpräzipitation von TRPC1 und STIM1 sowie SOCE abgeschwächt. Der polybasische Schwanz von STIM1 enthält eine Konsensussequenz, die möglicherweise seine Bindung an PIP2 in der Plasmamembran vermitteln kann (Liou, Fivaz, Inoue, & Meyer, 2007). Dies wurde in Experimenten bestätigt, die zeigen, dass die Deletion des polybasischen Schwanzes zum Verlust von SOCE sowie zur Bildung von STIM1–Punkten in den ER-Plasmamembran (PM) -Übergangsbereichen führt. Die genauen Wechselwirkungen zwischen STIM1 und Plasmamembranproteinen oder -lipiden sind noch nicht geklärt. Es ist auch unklar, ob andere Gerüstproteine an der Ausrichtung der STIM1-Cluster auf bestimmte Plasmamembranregionen beteiligt sind. Es ist wahrscheinlich, dass diese Regionen spezifische biochemische, strukturelle und räumliche Eigenschaften aufweisen, da Ionenkanäle und möglicherweise andere Effektorproteine, die durch SOCE reguliert werden, wie CaM und Calcineurin, innerhalb dieser Domäne rekrutiert und reguliert werden. Daher müssen die Geschwindigkeit und Spezifität dieser Prozesse streng kontrolliert werden.

Es wurde vorgeschlagen, dass Cav1, ein cholesterinbindendes Protein, das innerhalb von LRD lokalisiert ist und LRD organisiert, an der Regulation von SOCE über Orai1 und TRPC1 beteiligt ist und als Gerüst für die Rekrutierung verschiedener Proteine in LRDs dient. In Xenopus-Oozyten recycelt Orai1 aktiv zwischen dem endosomalen Kompartiment und der Plasmamembran. Nach der Zellstimulation wird Orai1 aktiv aus den endosomalen Kompartimenten an die Plasmamembran transportiert. Eine mutmaßliche Cav1-Bindungsstelle ist im N-Terminus von Orai1 vorhanden und es wurde gezeigt, dass Cav1 eine Rolle bei der Endozytose von Orai1 während der Meiose spielt (Yu, Sun, & Machaca, 2010). Während weitere Studien erforderlich sind, um die Rolle von LRDs bei der Modulation der Orai1-Kanalfunktion zu definieren, zeigten eine Reihe von veröffentlichten Studien eine Rolle von Cav1 bei der Regulation von TRPC1 (Ong & Ambudkar, 2012; Pani & Singh, 2009). TRPC-Kanäle haben konservierte Cav1-Bindungsdomänen innerhalb der N- und C-Termini. Das N-terminale Cav1-Bindungsmotiv (aa 322 und 349 von TRPC) bindet an die Gerüstdomäne in Cav1 (aa 82 und 101). TRPC1 coimmunopräzipitiert mit Cav1 in HSG (Lockwich et al., 2000) und Lungenarterienendothelzellen (Kwiatek et al., 2006). Ferner dient die N-TRPC1/Cav1-Wechselwirkung zur Gerüstbildung von TRPC1 im Plasmamembranbereich und bestimmt dessen nachfolgende Aktivierung durch Speicherverarmung. Eine abgestimmte Rolle von Cav1 und STIM1 bei der Regulation von TRPC1 wurde nachgewiesen. Die vorgeschlagene Art der Regulierung für TRPC1 ist, dass es in ruhenden Zellen in Recycling-Endosomen vorhanden ist. Cav1 interagiert mit TRPC1-Vesikeln in der Nähe der Plasmamembran und baut sie auf. Dieses Gerüst stellt wahrscheinlich eine kurze Retention des Kanals an dieser Stelle dar. Von hier aus recycelt es entweder zurück in den Transportweg oder wenn die Speicherverarmung eingeleitet wird, wird der Kanal an die Plasmamembran rekrutiert, interagiert mit STIM1 und wird aktiviert. Nach der Depletion des ER-Ca2 + -Speichers transloziert STIM1 an die Peripherie der Zellen, interagiert mit Orai1 und aktiviert es, und der Orai1-vermittelte Ca2 + -Zustrom treibt die Insertion von TRPC1 in die Plasmamembran an. Nach dem Einfügen, STIM1 Tore und aktiviert TRPC1. Die Bindung von STIM1 an TRPC1 induziert auch die Dissoziation des TRPC1 / Cav1-Komplexes (Pani et al., 2009). Die vorliegenden Daten legen nahe, dass STIM1 / TRPC1 einen stabilen Komplex bildet, der dazu beiträgt, aktive TRPC1-Kanäle in der Plasmamembran zu erhalten. Das Nachfüllen der ER-Ca2 + -Speicher führt aufgrund der Dissoziation von STIM1 von TRPC1 zur Inaktivierung des Kanals. An diesem Punkt kann TRPC1 mit Cav1 reassoziieren (Pani et al., 2009) oder alternativ kann es über einen anderen Weg endozytiert werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die Protein–Protein-Wechselwirkungen, die am Fortschritt von TRPC1 beteiligt sind, durch die verschiedenen Schritte, die an seiner Aktivierung beteiligt sind (Handel, Insertion in die Plasmamembran, Gerüstbau und Aktivierung durch STIM1), weiter abzugrenzen. Interessanterweise wurde berichtet, dass Homer-1 den TRPC1-Kanal bindet und einen schnellen Wiederzusammenbau des TRPC1 / Homer / IP3R-Komplexes nach dem Nachfüllen der ER-Ca2 + -Speicher erleichtert (Worley et al., 2007). Wie genau Homer-1, Cav1, STIM1 und IP3R den Handel und die Funktion von TRPC1 in einer einzelnen Zelle regulieren, muss noch geklärt werden. Eine weitere interessante Hypothese, die weiter untersucht werden muss, ist der Vorschlag, dass die Rekrutierung von Orai / TRPC / STIM1-Komplexen in das LRDs für die speicherabhängige Regulation erforderlich ist, dass jedoch dieselben Komplexe als rezeptorgesteuerte Kanäle fungieren können, wenn sie außerhalb von Lipidflößen lokalisiert sind (Liao et al., 2009). Daher haben mehrere Proteine die Fähigkeit, TRPC-Funktionen kritisch zu beeinflussen. Ob diese in allen Zelltypen ubiquitär vorhanden sind oder ob TRPC1–SOCE zellspezifisch reguliert wird, muss noch geklärt werden.