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钙离子是一个多功能的信号载体,调节着多种细胞活动,例如产生生命的受精过程和结束生命的程序性细胞死亡。钙稳态的严密控制有赖于离子通道、泵和交换体,它们就像闸门一样控制着钙离子的进入和释放。由于钙离子是如此多功能的信使,钙信号转导研究领域得以持续快速发展。本书约请该领域知名专家对钙信号转导的最新进展进行了综述。这是关于这个快速发展领域现有知识的最全面总结,既富有见地地剖析了钙信号转导多个方面的长足进展,也指明了尚待探索的诸多问题。
目录
- 序言
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作者名录
钙离子生物化学:研究历史与进化过程
第1章 钙信号的传奇历史和独特性质
Ernesto Cara foli
1.绪论
2.钙信号的一般原理
3.钙离子既是第一信使又是第二信使
4.钙信号具有自动调节的性质
5.钙信号的对立统一性
6.钙离子感受蛋白缺陷导致的疾病
6.1.有关gelsolin的疾病
6.2.有关Annexin的疾病
6.3.有关Calpain的疾病
6.4.神经元钙感受蛋白功能障碍
6.5.钙通道疾病
6.6.钙泵缺陷
7.结语
参考文献
第2章 钙生物化学的进化
Robert J.P.W illiams
1.引言
2.钙的无机化学
2.1.典型复合物离子化学
2.2.交换速率
3.原始地球条件
4.原核生物的细胞化学:在细胞质中的浓度
4.1.钙的最初功能
5.最早的单细胞真核生物
5.1.早期矿化作用
6.多细胞真核生物
6.1.多细胞真核生物中的钙
6.2.细胞外基质
6.3.细胞外液以及稍后出现的神经
6.4.具有脑的动物
7.高等生物中的矿物质
8.细胞质蛋白的进化
8.1.蛋白质钙结合位点的结构
9.与其他金属离子的关联
10.钙与人类
11.小结
参考文献
钙结合蛋白的结构和功能
第3章 钙结合蛋白和EF手原理
Joachim Krebs and Claus W. Heizmann
1.引言
2.钙离子绑定
3.EF手原理
4.胞外空间中的钙
4.1.结合钙的EGF域
4.2.细胞外钙感受器
4.3.内腔钙感受器:基质交互分子
5.胞内的钙结合蛋白
5.1.含EF手的蛋白
5.2.无EF手的钙结合蛋白
6.结论
参考文献
第4章 钙结合蛋白的结构性质及其与靶标的相互作用
Peter B.Stathop ulos,James B.A mes,and Mitsuhiko Ikura
1.引言
2.钙调蛋白(CaM)
2.1.CaM的结构拓扑学
2.2.CaM的靶蛋白
2.3.CaM靶标识别的构象可塑性
2.4.CaM的转录调节
3.神经元钙感受器蛋白(NCS)
3.1.NCS结构拓扑学的共性
3.2.NCS的靶蛋白
3.3.NCS的靶标识别
3.4.NCS的转录调节
3.5.NCS样蛋白
4.S100蛋白家族
4.1.S100结构拓扑学的共性
4.2.S100的靶蛋白
4.3.S100蛋白的目标识别
4.4.S100蛋白的转录调节
5.penta EF手家族
5.1.Sorcin
5.2.Grancalcin
5.3.Calpain
5.4.凋亡关联基因2
5.5.Peflin
6.其他
6.1.Eps15同源结构域
6.2.钙结合蛋白40
6.3.核结合蛋白(calnuc)
6.4.BM-40(osteonectin,SPARC)
6.5.基质交互分子
7.类似性与差异性
参考文献
细胞和细胞器的钙稳态
第5章 电压门控钙通道、钙信号转导和通道病
Erika S.Piedras-Renterl′a,Curtis F.Barrett,Yu-Qing Cao,and Richard W.Tsien
1.电压门控钙通道的基本结构特点
2.钙通道基本功能性质概述
3.钙通道的分类
3.1.CaV1(L型)钙通道
3.2.CaV2(N、P/Q和R型)钙通道
3.3.CaV3(T型)钙通道
4.钙通道关键功能的结构基础
4.1.激活
4.2.电压依赖性失活
4.3.钙依赖性失活
4.4.钙依赖性易化
4.5.选择性、通透性,以及二价阳离子和氢离子的阻断作用
4.6.对药物和毒素的反应性
5.遗传和后天疾病特异相关钙通道的关键生物学功能
5.1.CaV1.1(α1S)L型通道功能,例证兴奋收缩偶联
5.2.CaV1.2(α1C)和CaV1.3(α1D)L型钙通道,例证兴奋转录偶联和基因表达变化
5.3.CaV1.4(α1F)L型钙通道,例证兴奋分泌偶联的一般性质
5.4.CaV2.1P/Q型钙通道功能,例证中枢神经末梢的兴奋-分泌偶联
5.5.CaV2.2(N型)钙通道,例证痛觉和镇痛药靶点的钙通道
5.6.CaV2.3(R型)钙通道,例证钙通道的多重作用
5.7.以CaV3(T型)钙通道,例证钙流入的生电作用和钙调节
5.8.后天的钙通道病
6.结论
参考文献
第6章 交换体与钙信号转导
Joachim Krebs
1.引言
2.钠钙交换体的NCX家族
2.1.结构特点
2.2.可变剪接和组织特异性表达调节
3.钾依赖性的钠钙交换:NCKX
4.结论
参考文献
第7章 质膜钙泵
Claudia Ortega,Saida Ortolano,and Ernesto Cara foli
1.引言
2.概述
3.钙泵的分离和纯化
4.钙泵的克隆和异构体的识别
5.质膜钙泵:结构和调节特点
6.质膜钙泵的异构体
7.剪接变异体
8.质膜钙泵的蛋白相互作用
9.质膜钙泵与疾病
9.1.质膜钙泵敲除小鼠
9.2.遗传性耳聋和其他疾病条件
10.结论
参考文献
第8章 内质网动态和钙信号转导
Allison Kraus and Marek Michalak
1.引言
2.内质网腔中的钙缓冲
2.1.钙缓冲和定位于内质网的分子伴侣
2.2.ER对钙离子的感受
3.内质网作为多功能信号转导的细胞器
3.1.内质网钙离子与脂类合成
3.2.内质网与线粒体
4.蛋白折叠和内质网分子伴侣
4.1.Calnexin和calreticulin,内质网凝集素样分子伴侣
5.内质网应激和未折叠蛋白反应
6.内质网中的钙信号转导
7.内质网信号转导的病理意义
参考文献
第9章 肌质网钙ATP酶离子泵作用的结构基础
Chikashi Toyoshima
1.引言
2.钙ATP酶的分子构筑
3.跨膜钙结合位点
4.离子泵作用的可能过程
5.结论
参考文献
第10章 高尔基体的钙/锰离子泵和Hailey-Hailey氏病
Leonard Dode,Jo Vanoevelen,Ludwig Missiaen,Luc Raeymaekers,and Frank Wuytack
1.引言
2.高尔基体中钙和锰的细胞功能
2.1.高尔基体特异性酶促活动中钙和锰的作用
2.2.内腔钙离子在蛋白运输和分泌中的作用
3.高尔基复合体在细胞钙锰调节中的作用
3.1.高尔基Pmr1对酵母钙锰稳态的作用及其与抗氧化应激的关系
3.2.定位于高尔基体与钙调节有关的蛋白
3.3.高尔基体是否参与哺乳动物细胞质钙调节?
4.分泌途径钙ATP酶(SPCA)的分子特性
4.1.基因结构和蛋白组装
4.2.转运性质
5.SPCA在角化细胞和HHD病中的作用
5.1.HHD病
5.2.钙离子在表皮和角化细胞分化中的作用
5.3.SPCA1和高尔基体在角化细胞钙稳态中的作用
5.4.SPCA1活性是否影响角化细胞分化?
6.结论
参考文献
第11章 IP3受体及其在细胞功能中的作用
Katsuhiko Mikoshiba
1.引言
2.由小脑突变小鼠发育研究鉴定出的IP3受体
3.通过分析功能缺失性突变研究IP3受体在发育中的作用
3.1.小鼠IP3R1功能缺失性突变
3.2.IP3R2和IP3R3在外分泌过程中的作用
3.3.果蝇和线虫IP3受体的突变
3.4.受精过程与IP3受体
3.5.IP3R在背腹轴形成中的作用
4.IP3受体的三维结构
4.1.三维结构的X射线结晶分析
4.2.IP3R1的动态变构
4.3.IP3受体的冷冻电镜研究
5.IP3对IP3受体功能的双重作用
5.1.IP3置换性IP3受体结合蛋白(IRBIT)作为假IP3配基调节IP3诱导的钙释放
5.2.IRBIT结合Na/HCO3协同转运体1调节酸碱平衡
6.新型IP3探针的开发:基于IP3受体的IP3感受器
7.IP3R结合蛋白的鉴别和性质
7.1.ERp44——一种内质网腔的氧化还原感受器
7.2.4.1N——一个参与IP3受体向质膜转位和横向扩散的蛋白
7.3.钠钾ATP酶
7.4.CARP
8.IP3受体胞内动态的细胞生物学分析
8.1.IP3R1以内质网泡的形式在微管上运输
8.2.IP3受体mRNA含在mRNA颗粒中运输
9.结论
9.1.IP3受体是个胞内信号枢纽
参考文献
第12章 Ryanodine受体(RyR)的结构、功能和病理生理学
Spyros Zissimopoulos and F.A nthony Lai
1.引言
2.RyR的异构体及其分布
2.1.异构体
2.2.组织和细胞分布
2.3.基因敲除研究
3.通道性质
4.RyR的结构
4.1.三维构造
4.2.膜拓扑学
4.3.孔道结构
5.兴奋收缩偶联
6.药理学试剂的调节
6.1.Ryanodine
7.内源性因素的调节
7.1.细胞质钙离子
7.2.内腔钙离子
7.3.镁离子
7.4.ATP
7.5.氧化还原状态
7.6.磷酸化状态
8.RyR功能性相互作用
8.1.通道之间的物理偶联
8.2.四聚体通道内区域间的相互作用
9.RyR的配件蛋白
9.1.二氢吡啶受体
9.2.FK506结合蛋白
9.3.钙调蛋白
9.4.Sorcin
9.5.Calsequestrin、Triadin和junctin
10.RyR的病理生理学
10.1.心力衰竭
10.2.心律失常性心脏病
10.3.神经肌肉功能失调
11.结论
参考文献
钙离子功能的调节
第13章 钙-钙调蛋白依赖性蛋白激酶(CaMK)级联过程
Felice A.Chow and Anthony R.Means
1.CaMK级联过程
2.本领域的研究工具
3.CaMKK
4.CaMKK-CaMKI级联过程
5.CaMKK-CaMKIV级联过程
6.结论
参考文献
第14章 钙离子-calcineurin(CN)-NFAT信号途径
Stefan Feske,Anjana Rao,and Patrick G.Hogan
1.钙流入途径
1.1.钙通道
1.2.CRAC通道是SOC通道
1.3.调节SOCE的机制
1.4.内质网钙感受器STIM
1.5.CRAC通道候选基因
1.6.钙信号的解码
2.CN
2.1.在T细胞中的生物学功能
2.2.结构、激活和催化作用
2.3.CN-底物定靶
2.4.生物化学与细胞信号转导的关联
2.5.calcineurin-NFAT信号的抑制剂和调节物
3.NFAT
3.1.引言
3.2.NFAT激活的调节
3.3.入核与出核
3.4.调节NFAT激活的钙信号的动力学和模式
3.5.免疫应答中的信号整合:NFAT及其DNA上的转录伙伴
4.钙离子-CN-NFAT途径的生物学
4.1.钙离子-CN-NFAT途径控制的基因表达
4.2.T细胞和B细胞免疫无能中的钙离子和NFAT
4.3.钙离子-CN-NFAT功能的在体研究模型
4.3.1.CN缺失小鼠
4.3.2.NFAT缺失小鼠
4.4.钙离子-CN-NFAT途径与疾病
4.4.1.用于治疗的可能性
参考文献
第15章 钙依赖性转录的时空调节
Jacob Brenner,Natalia Gomez-Ospina,and Ricardo Dolmetsch
1.细胞内钙离子对CREB的调节
1.1.L型钙通道和NMDA受体对CREB的调节
1.2.动作电位和突触刺激对CREB的调节
1.3.核与胞内局部钙信号
2.钙离子对NFAT的调节
2.1.胞内钙振荡激活NFAT
3.胞内钙振荡对NFκB的调节
4.MEF2、HDAC4与钙离子调节下的染色质组装动力学
4.1.在肌纤维收缩中MEF2和HDAC的反应动态
5.结论
参考文献
第16章 钙离子与受精
Jong Tai Chun and Luigia Santella
1.钙离子与精子激活
1.1.趋化现象
1.2.哺乳动物中的精子能育力的获得与顶体反应
1.3.棘皮动物中的顶体反应
2.卵子对受精中产生钙应答的适应
2.1.卵母细胞成熟过程中内质网的动态
3.精子如何活化卵子?
3.1.受精过程中什么信号途径引起细胞内钙上升?
3.2.IP3是受精中钙信号的关键分子
3.3.钙相关的非IP3第二信使可能启动受精中的钙信号
4.结论
参考文献
第17章 动物胚胎胞质分裂期间的钙信号转导
Sarah E.Webb and Andrew L.Miller
1.引言:历史回顾
2.胚胎胞质分裂的各阶段
3.胞质分裂钙信号转导研究的新进展
3.1.鱼胚胎中的胞质分裂钙信号转导
3.2.两栖类胚胎中的胞质分裂钙信号转导
3.3.棘皮动物胚胎中胞质分裂钙信号转导
3.4.昆虫胚胎中胞质分裂钙信号转导
4.胞质分裂钙信号的可能靶点
5.结论
参考文献
第18章 线粒体钙离子和细胞死亡
Tullio Pozzan and Rosario Rizzuto
1.Bcl-2与钙离子:钙离子与细胞死亡关系的早期认识
2.在过表达Bcl-2家族促凋亡和抗凋亡蛋白的细胞中直接测定内质网钙浓度:
一个有争议的问题
2.1.钙信号转导与凋亡敏感性
2.2.线粒体的角色
3.结论
参考文献
钙离子信号的时空性质
第19章 钙信号转导:一个时空过程
Michael John Berridge
1.钙信号转导的工具箱
2.钙信号转导的基本机制
2.1.钙离子的“开”反应
3.钙离子的“关”反应
4.钙离子缓冲
5.钙信号转导的时空规律
5.1.钙信号转导的时间规律
5.2.钙信号的空间规律
5.3.细胞整体的钙信号
6.钙信号转导的功能
参考文献
彩页
索引