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质膜Ca2+-ATPase(PMCA)是P型ATPase家族的一员,是在真核细胞中唯一发现的高亲性Ca2+排出系统,主要负责信号刺激后细胞内高浓度Ca2+的清除扫尾工作,并对维持静息状态下较低Ca2+浓度起着重要的作用。已有一些研究表明PMCA在体内定位于脂筏,但对其机理的研究并不多。本论文结合了细胞水平实验和体外重组的方法,深入研究了脂筏及相关脂分子对PMCA活性调控的机理。
蔗糖密度梯度分离ECV304细胞的Caveolae组分,免疫印迹结果表明PMCA和caveolin-1分布一致。激光共聚焦实验中,红色荧光pEGRP-caveolin-1和绿色荧光蛋白pEGFP-PMCA4b二者共定位。免疫共沉淀及蛋白序列分析结果显示PMCA和caveolin-1无直接相互作用。用M-β-CyD去除质膜胆固醇,ECV304细胞的PMCA活性下降,补充胆固醇,PMCA活性得到很大程度的恢复。免疫实验显示M-β-CyD处理前后PMCA在膜上的含量并未改变。细胞去除胆固醇以及补充胆固醇后,分别提取细胞总脂,与纯化的猪血PMCA重组,胆固醇去除后PMCA的活性下降,补充胆固醇后PMCA活性恢复。选取了PC、SPM和Chol的比较简单的重组体系构建模拟脂筏的脂质体,随着膜流动性的降低,PMCA的活性下降。将PS重组到模拟脂筏的脂质体中,可以显著激活PMCA。定量实验显示PS在Caveolae上的含量相对更高一些。用M-β-CyD处理细胞后,ECV304的PS强烈外翻,当补充胆固醇后,PS有所内收。
由此得出结论,PMCA定位于细胞膜的脂筏结构中,但与Caveolae的结构蛋白caveolin-1没有直接的相互作用,去除胆固醇破坏脂筏结构会导致PMCA活性下降,产生这种结果并不是因为单纯的胆固醇缺失或膜上PMCA含量的变化,细胞双层膜中在脂筏富集的PS发生外翻,很可能是一个重要因素。由此推测在体内脂筏结构中的PS与PMCA有着活性上的调控关系。