Los canales activados por liberación de calcio (CRAC) son canales de iones Ca 2+ especializados de la membrana plasmática . Cuando los iones de calcio (Ca 2+ ) se agotan del retículo endoplásmico (un importante depósito de Ca 2+ ) de las células de mamíferos , el canal CRAC se activa para reponer lentamente el nivel de calcio en el retículo endoplásmico . La familia de canales de Ca 2+ activados por liberación de Ca 2+ (CRAC) (CRAC-C) (TC# 1.A.52) es un miembro de la superfamilia de facilitadores de difusión de cationes (CDF) . Estas proteínas suelen tener entre 4 y 6 helicoidales transmembrana α (TMS). Los 4 canales CRAC TMS surgieron por la pérdida de 2TMS de los portadores de CDF de 6TMS, un ejemplo de evolución "inversa ". [1]
Existen varias proteínas que pertenecen a la familia CRAC-C. En la base de datos de clasificación de transportadores se puede encontrar una lista de los miembros de la familia CRAC-C clasificados actualmente. Esta clasificación se basa en la similitud de secuencias, que también coincide con similitudes funcionales y estructurales entre homólogos.
Casi todos los homólogos de CRAC tienen alrededor de 250 residuos de longitud, pero algunos tienen hasta 100 residuos más (por ejemplo, Drosophila melanogaster Olf186-F, TC# 1.A.52.1.5).
La proteína de membrana plasmática "Orai" ( ORAI1 y ORAI2 en humanos) forma el poro del canal CRAC. La proteína ORAI1 es un componente estructural del canal de calcio CRAC . ORAI1 interactúa con la proteína STIM1 . STIM1 es una proteína transmembrana del retículo endoplasmático (RE). STIM1 puede detectar la concentración de Ca 2+ dentro del RE. Cuando la concentración de Ca 2+ dentro del RE baja, las proteínas STIM1 se agregan e interactúan con ORAI1 ubicada en la membrana de la superficie celular. [2] Cuando la concentración de Ca 2+ dentro del RE se acerca a un punto de ajuste superior, otra proteína, SARAF ( TMEM66 ) se asocia con STIM1 para inactivar el canal de calcio operado por depósito (SOCE). [3]
La estructura cristalina de Orai de Drosophila melanogaster se ha determinado con una resolución de 3,35 angstroms ( PDB : 4HKR ). [4] El canal de calcio está compuesto por un ensamblaje hexamérico de subunidades de Orai dispuestas alrededor de un poro iónico central. El poro atraviesa la membrana y se extiende hasta el citosol. Un anillo de residuos de glutamato en su lado extracelular forma el filtro de selectividad. Una región básica cerca del lado intracelular puede unir aniones que pueden estabilizar el estado cerrado. La arquitectura del canal difiere notablemente de otros canales iónicos y proporciona información sobre los principios de permeación y compuerta selectivas de calcio. [4]
En las células eléctricamente no excitables (es decir, las células sanguíneas), la entrada de Ca 2+ es esencial para regular una serie de procesos cinéticamente distintos que involucran la exocitosis, el control enzimático, la regulación genética, el crecimiento y la proliferación celular y la apoptosis. La entrada capacitiva de calcio también parece ser un medio importante de transducción de señales . La principal vía de entrada de Ca 2+ en estas células es la operada por el depósito, en la que el vaciado de los depósitos intracelulares de Ca 2+ activa la entrada de Ca 2+ (entrada de Ca 2+ operada por el depósito o entrada capacitiva de Ca 2+ ). Esto a menudo se conoce como corriente operada por el depósito o SOC. [5]
Un mecanismo común por el cual se generan dichas señales de calcio citoplasmático involucra receptores que están acoplados a la activación de la fosfolipasa C. La fosfolipasa C genera inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), que a su vez media la descarga de Ca 2+ desde los depósitos intracelulares (componentes del retículo endoplasmático), lo que permite que el calcio se libere al citosol. En la mayor parte de la célula, la caída en la concentración de Ca 2+ dentro del lumen de los orgánulos de almacenamiento de Ca 2+ posteriormente activa los canales de Ca 2+ de la membrana plasmática .
STIM1 es una proteína sensora de Ca2 + especializada en la señalización eléctrica en el retículo endoplásmico (RE). [6] Interactúa con los canales Orai1 y TRPC1 y media en la regulación dependiente del depósito. El SOC dependiente de TRPC1+STIM1 requiere Orai1 funcional. [7] STIM1 es el "eslabón perdido" mecanístico entre el RE y la membrana plasmática. Las proteínas STIM detectan el agotamiento del Ca2 + luminal del RE y desencadenan la activación de los canales CRAC en la membrana superficial después del agotamiento del depósito de Ca2 + . El proceso implica oligomerización, luego translocación a las uniones adyacentes a la membrana plasmática, por la cual los canales CRAC se organizan en grupos y luego se abren para provocar la entrada del SOC. [8]
El mecanismo principal de entrada de Ca 2+ extracelular en los linfocitos involucra los canales CRAC. STIM1 es un componente crucial del mecanismo de entrada de CRAC en los linfocitos, actuando como un sensor de baja concentración de Ca 2+ en el RE y un activador del canal selectivo de Ca 2+ ORAI1 en la membrana plasmática. Yarkoni y Cambier (2011) informaron que la expresión de STIM1 difiere en los linfocitos T y B murinos; las células T maduras expresan aproximadamente 4 veces más STIM1 que las células B maduras. A través del rango fisiológico de expresión, los niveles de STIM1 determinan la magnitud de las respuestas de entrada de Ca 2+ que siguen al agotamiento de las reservas intracelulares inducidas por BCR. [9]
La estimulación antigénica de las células inmunes desencadena la entrada de Ca 2+ a través de canales tetraméricos de Ca 2+ activados por liberación de Ca 2+ (CRAC), lo que promueve la respuesta inmune a los patógenos mediante la activación del factor de transcripción NFAT. Las células de pacientes con una forma de síndrome de inmunodeficiencia combinada grave hereditaria (SCID) son defectuosas en la entrada de Ca 2+ operada por depósito y la función del canal CRAC. [10] El defecto genético en estos pacientes parece estar en ORAI1 (proteína TM 142A; TMEM142a), que contiene cuatro segmentos transmembrana putativos. [11] Los pacientes SCID son homocigotos para una única mutación sin sentido en ORAI1, y la expresión de ORAI1 de tipo salvaje en las células T SCID restaura la entrada de Ca 2+ operada por depósito y la corriente CRAC (ICRAC).
La entrada de calcio operada por depósitos (SOCE) se utiliza para regular el calcio basal, rellenar los depósitos intracelulares de Ca 2+ y ejecutar una amplia gama de actividades especializadas. STIM y Orai son los componentes esenciales que permiten la reconstitución de los canales de Ca 2+ activados por liberación de Ca 2+ (CRAC) que median la SOCE. Palty et al. (2012) informaron de la identificación molecular de SARAF como un regulador negativo de SOCE. Es una proteína residente en la membrana del retículo endoplásmico que se asocia con STIM para facilitar la inactivación lenta de SOCE dependiente de Ca 2+ . SARAF desempeña un papel clave en la conformación de las señales de Ca 2+ citosólicas y la determinación del contenido de los principales depósitos intracelulares de Ca 2+ , un papel que probablemente sea importante para proteger a las células del sobrellenado de Ca 2+ . [3]
