钙蛋白酶，大多肽 L2

钙蛋白酶或钙激活的中性蛋白酶（ EC 3.4.22.17 ）是非溶酶体细胞内半胱氨酸蛋白酶。哺乳动物钙蛋白酶包括 2 种普遍存在的同工型，钙蛋白酶 I（mu-钙蛋白酶）和钙蛋白酶 II（m-钙蛋白酶）、2 种胃特异性蛋白质和肌肉特异性CAPN3（ 114240 ）。钙蛋白酶 I 和钙蛋白酶 II 是具有不同大亚基的异二聚体，分别由 CAPN1（ 114220 ）和 CAPN2 基因编码，与一个共同的小亚基（CAPNS1; 114170 ）相关。

▼ 克隆与表达
------
通过使用兔和鸡 CANP 的大亚基作为探针筛选人类骨骼肌 cDNA 文库，Imajoh 等人（1988）克隆了 CAPN2。推导出的蛋白质含有700个氨基酸。从人肝脏纯化的 CAPN2 的 N 端测序表明 N 端甲硫氨酸被去除，产生一个成熟的 699 个氨基酸亚基，计算分子量为 79.9 kD。CAPN2 序列与 CAPN1 和鸡 CANP 大亚基的比较表明蛋白酶结构域（结构域 II）中的 4 结构域结构和活性位点半胱氨酸（cys140）和 4 假定的 Ca（2+）结合的保守性域 IV 中的站点。域 III 可能是一个调节域，在 3 种蛋白质之间也高度保守，但域 I 不是。

▼ 基因功能
------
通过定量 RT-PCR，Ueyama 等人（1998）发现来自 5 名患有进行性肌营养不良症的男性（例如 DMD；310200）和 2 名男性和 3 名患有肌萎缩侧索硬化症（ALS；105400 ）与对照相比。

莫福德等人（2002）发现钙蛋白酶-2，而不是钙蛋白酶-1，与人外周血 T 细胞和 Jurkat T 细胞上的膜脂筏相关。外源性钙可增强人 T 细胞中膜筏相关的钙蛋白酶活性。在细胞刺激后的前 30 分钟内，钙蛋白酶切割细胞骨架相关蛋白 talin（TLN1; 186745 ）。莫福德等人（2002）假设脂筏相关的钙蛋白酶 2 可以在 T 细胞受体信号传导的早期发挥作用，通过细胞骨架重塑机制促进免疫突触形成。

使用共聚焦显微镜和等密度密度离心，Hood 等人（2003）发现钙蛋白酶-1、钙蛋白酶-2、小调节性钙蛋白酶亚基和calpastatin（CAST; 114090 ）与人成纤维细胞和胶质母细胞瘤细胞的内质网和高尔基体相关。这些蛋白质与内质网和高尔基体之间的关联在层粘连蛋白（参见 LAMA1；150320）刺激后在胶质母细胞瘤细胞系中增加。钙蛋白酶-2 还与肌醇 4,5-二磷酸和膜脂筏共定位。

阿达梅克等人（2002）使用免疫荧光成像研究了广泛的神经退行性疾病中的钙蛋白酶-2 激活。在所有检查的神经退行性疾病中都检测到激活的钙蛋白酶-2，包括阿尔茨海默病（AD; 104300 ）、唐氏综合症（ 190685 ）和 Pick 病（ 172700 ），可能有包含在内的额颞叶痴呆除外（见600274）。在不同的细胞类型中检测到活化的钙蛋白酶-2，并与不同的病理结构共定位。在神经元和神经胶质细胞中，钙蛋白酶 2 主要与过度磷酸化的 tau 蛋白（MAPT; 157140）。在具有 AD 神经原纤维变化的大脑中，钙蛋白酶 2 与磷酸化 tau 的共定位在神经原纤维变性的经内嗅阶段最为广泛，而不是在晚期边缘阶段。不同蛋白质的聚集体，例如亨廷顿蛋白（HTT; 613004 ）和 α-突触核蛋白（SNCA; 163890 ），对活化的钙蛋白酶-2 呈阴性，表明病理包涵体的存在本身并不是导致钙蛋白酶-2 活化的刺激因素.

Chandramohanadas 等人使用细胞生物学、药理学和遗传学方法（2009）发现顶端复合体寄生虫恶性疟原虫和弓形虫分别是疟疾和弓形体病的病原体，它们使用宿主细胞钙蛋白酶来促进寄生虫排出。免疫耗竭和抑制实验表明钙蛋白酶-1 是恶性疟原虫从人红细胞中逃逸所必需的。类似地，通过针对人骨肉瘤细胞中常见调节亚基 CAPNS1 的小干扰 RNA 或删除小鼠胚胎成纤维细胞中的 Capns1 来消除钙蛋白酶-1 和钙蛋白酶-2，从而阻止了弓形虫的流出。Chandramohanadas 等（2009）得出结论，恶性疟原虫和刚地弓形虫都利用宿主细胞钙蛋白酶来促进从细胞内寄生液泡和/或宿主质膜中逃逸，这是寄生虫增殖所需的过程。

萨拉瓦等人（2013）证明人类 GAAP（TMBIM4; 616874 ）以依赖 CAPN2 的方式促进细胞粘附和迁移。GAAP 导致激活存储操作的 Ca（2+）条目，从而 Ca（2+）介导的细胞膜附近 CAPN2 活动的刺激，导致粘着斑的周转率增加。萨拉瓦等人（2013）得出结论，GAAP 通过 CAPN2 的局部 Ca（2+）依赖性激活参与协调细胞迁移。

▼ 生化特征
------
晶体结构

摩尔多瓦努等人（2008）报道了与第一个钙蛋白酶抑制素（ 114090 ）复合的钙结合的 m-钙蛋白酶（钙蛋白酶 II）的 3.0 埃晶体结构）重复，都来自大鼠，揭示了排他性的机制。该结构突出了钙激活钙蛋白酶的复杂性，说明了外围结构域中的关键残基，用于稳定钙结合时的蛋白酶核心。完全激活的钙蛋白酶结合 10 个 Ca（2+）原子，从而导致几种构象变化，允许钙蛋白酶抑制剂识别。钙蛋白酶抑制是由与钙蛋白酶抑制素的 3 个关键区域的密切接触介导的。两个区域靶向钙蛋白酶的五 EF 手结构域，第三个区域占据底物结合裂缝，在活性位点硫醇周围投射一个环以逃避蛋白水解。

汉娜等人（2008）报道了钙结合的钙蛋白酶 II 异二聚体的 2.4 埃分辨率晶体结构，其被钙蛋白酶抑制素的 4 个抑制结构域中的一个结合。他们观察到钙蛋白酶抑制素通过占据活性位点裂缝的两侧来抑制钙蛋白酶。尽管抑制剂穿过活性位点裂口，但它以一种新颖的方式绕过活性位点半胱氨酸并绕开，从而避免了裂解。calpastatin 的抑制结构域识别仅存在于酶的钙结合形式中的多个低亲和力位点，从而导致紧密、特异性和钙依赖性的相互作用。汉娜等人（2008）得出的结论是，这种晶体结构，以及Moldoveanu 等人描述的相关复合物的晶体结构（2008），还揭示了钙蛋白酶在结合钙时发生的构象变化，包括活性位点裂缝的打开和结构域相对于彼此的移动以产生更紧凑的酶。