钙调磷酸酶

钙调磷酸酶（Calcineurin, CaN）是一种依赖于细胞内钙离子及钙调蛋白（calmodulin）激活的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，属蛋白磷酸酶家族 PPP（蛋白磷酸酶 3，PPP3；历史称谓 PP2B）。钙调磷酸酶为二聚体结构，含有催化亚基（A 亚基，PPP3CA/PPP3CB）与调节亚基（B 亚基，PPP3R1），B 亚基含有钙结合位点并负责调节复合体对 Ca2+ 的敏感性；当细胞内 Ca2+ 增高并与钙调蛋白结合后，钙调蛋白与 A 亚基结合并解除其自抑制区，使磷酸酶活化并脱磷酸化特定底物。

 结构与激活机制 
钙调磷酸酶由 A、B 两个亚基非共价结合构成：A 亚基负责催化去磷酸化反应，包含一个自抑制肽段；B 亚基含四个 EF 手结构域用于结合 Ca2+。Ca2+ 浓度升高使 Ca2+ 与钙调蛋白（CaM）结合，Ca2+/CaM 复合物与 A 亚基结合，导致自抑制肽移位，从而暴露催化位点并激活磷酸酶活性。

 主要底物与生理功能 
钙调磷酸酶可脱磷酸化多种蛋白，从而调控信号转导与转录应答。免疫学上经典底物为 NFAT（一类依赖钙/钙调蛋白活化的转录因子），脱磷酸化后的 NFAT 从胞质转位到核内，启动 T 细胞激活的基因表达程序，因此钙调磷酸酶是调节适应性免疫应答的关键节点。此外，钙调磷酸酶还可作用于线粒体/凋亡相关蛋白（如 BAD）、神经元可塑性相关因子、心肌生理与肥大途径等，在细胞存活、凋亡、突触可塑性与心肌反应中具有重要作用。不同组织中存在多种同工型与调控因子（例如 AKAPs、DSCR1/calcineurin inhibitor family 等）以实现时空特异的调控。

 临床相关性与抑制剂 
钙调磷酸酶是多个免疫抑制药物的靶点。环孢霉素（cyclosporin A）与 FK506（tacrolimus）分别通过与免疫结合蛋白（cyclophilin 或 FKBP12）形成复合体，并结合钙调磷酸酶抑制其活性，从而抑制 NFAT 的脱磷酸化和 T 细胞激活，被广泛用于器官移植后的免疫抑制治疗。因其在心血管、神经和免疫系统中的多重功能，钙调磷酸酶异常或调控失衡与多种疾病（移植排斥、炎症性疾病、某些神经退行性疾病及心肌肥大等）相关。

 实验检测与研究方法学 
研究中常用的检测方法包括：体外磷酸酶活性测定（使用底物与分光/荧光检测）、Western blot 监测典型底物（如 NFAT 或 BAD）的磷酸化状态、细胞免疫荧光观察 NFAT 的胞质—核转位、以及用 Ca2+ 示踪/成像结合磷酸化态分析研究 Ca2+ 激活时序。此外，药物抑制实验（例如应用环孢霉素或 FK506）常用于验证信号传导是否依赖于钙调磷酸酶活性；在结构生物学层面，已获得钙调磷酸酶与抑制剂复合物的晶体结构，为解析抑制机制提供依据。

 小结 
作为 Ca2+ 信号向转录与功能反应传递的核心酶，钙调磷酸酶在细胞信号的时间、幅度与空间特性上发挥桥梁作用。其可通过调控转录因子、细胞凋亡因子及其他信号元件直接影响免疫应答、神经可塑性与心肌反应，因而既是基础研究的重点，也具有显著的临床药理学意义。

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外部链接



分类:信号转导
分类:EC 3.1.3