Доставка кальция (Ca²⁺) из endoplasmic reticulum (ER) сопровождается притоком Ca²⁺ через плазматическую мембрану посредством Ca²⁺-release-activated Ca²⁺ (CRAC) каналов, которые являются критическими для устойчивой передачи сигналов Ca²⁺ во многих типах клеток. Получена информация о том, как истощение Ca²⁺ воспринимается ER и открыт уникальный механизм сборки и активации ионного канала. в

Активность CRAC каналов сказывается на ER трансмембранном белке stromal interaction molecule-1 (STIM1), который ощущает истощение Ca²⁺ в ER и физически направляет эту информацию к белку плазматической мембраны ORAI1, который формирует пору Ca²⁺ канала.

Используя nuclear magnetic resonance (NMR), Stathopulos et al. установили трехмерную атомную структуру Ca²⁺-ощущающей области STIM1, которая состоит из EF-hand and sterile alpha-motif (SAM) доменов (EF-SAM доменов). Они нашли 'скрытый' EF-hand домен, который стабилизирует внутримолекулярное EF-SAM взаимодействие. Мутации, которые затрагивают структуру SAM, EF-hand или скрытого EF-hand доменов, разворачивают EF-SAM домен и нарушают чувствительность к Ca²⁺. Более того, они индуцируют ток Ca²⁺ независимо от ER хранилищ Ca²⁺. Итак, конформация в STIM1 Ca²⁺-воспринимающей области является критической для поступления из хранилищ, оперирующих с Ca²⁺.

Penna et al. трансфицировали haemagglutinin (HA)-нагруженный Drosophila melanogaster Orai в S2 клетки и использовали химический подход для образования поперечных сшивок в интактных клетках и тотальных клеточных лизатах. Они установили, что Orai формирует гомодимеры в плазматической мембране покоящихся клеток. Сходные результаты получены в клеточной линии из человеческих почек, используя гель электрофорез в условиях отсутствия диссоциации.

Экспрессия цитозольной С-терминальной области Stim (C-Stim), вместе с green fluorescent protein (GFP)-нагруженным Orai, показала колокализацию двух белков и индукцию постоянного тока Ca²⁺ в S2 клетках, не вызывая при этом истощения хранилищ Ca²⁺. Более того, C-Stim индуцирует гомомультимерные ассоциации Orai в биохимических подходах. Итак, олигомерное состояние Orai зависит от связывания C-Stim , а C-Stim-Orai взаимодействие не зависит от содержания хранилищ ER Ca²⁺.

В независимом исследовании, Ji et al. использовали получение картин одиночных молекул и fluorescence resonance energy transfer (FRET) для изучения сборки функциональных CRAC каналов и установили, что четыре субъединицы ORAI1 и две молекулы STIM1 собираются. чтобы сформировать активный канал. Ji et al. установили также, что ORAI1 формирует тетрамеры в покоящихся клетках.

Penna et al. затем исследовали механизм, который лежит в основе сборки и активации CRAC канала. Получение картин одиночной молекулы GFP-Orai, которая экспрессируется в ооцитах Xenopus laevis с помощью total internal reflection microscopy (TIRFM) и фотообесцвечивания подтвердили димерное базовое состояние Orai, которое первоначально наблюдалось в S2 клетках. Более того, коэкспрессия C-Stim индуцирует сборку GFP-Orai в тетрамеры, которые и представляют собой активный CRAC канал.

Итак, эти данные иллюстрируют новый механизм активации ионного канала, который нуждается в активаторном белке (STIM1) , чтобы собрать и открыть ORAI1 тетрамерный канал в плазматической мембране.