細胞信號與通訊

鈣訊號(calcium signaling)

/ KAL-see-um SIG-nuh-ling /

想像一座大壩攔住一座水庫,而壩下的山谷幾乎保持乾燥。打開一道閘門,水會瞬間湧入;猛地關上,水泵又會很快把山谷重新抽乾。細胞使用鈣離子的方式正是如此。它們平時讓細胞內部幾乎不含鈣,把鈣儲存在一道道'大壩'後面——於是一旦閘門打開,鈣就洶湧灌入,立刻被察覺為一個訊號。

鈣訊號以鈣離子(Ca2+)作為第二傳訊者。處於靜息狀態的細胞會把鈣泵出細胞、泵進儲存倉(主要是內質網),使細胞質裡的鈣濃度大約比細胞外低一萬倍。當訊號到來時——常常是透過信使IP3,或是透過一個鈣通道——閘門打開,鈣便湧入細胞質。專門的傳感蛋白,比如鈣調蛋白,抓住湧入的鈣、改變形狀,並開啟種類繁多的反應。要結束訊號,水泵會迅速把鈣拖回儲存處,讓細胞為下一次湧動重置。

鈣訊號是生物學中最普遍、最多才多藝的訊號之一,正因為細胞把它壓得如此之低、又對任何升高反應得如此敏銳。它觸發你的肌肉收縮、神經細胞釋放神經傳遞物、受精卵啟動發育。這種敏銳是有代價的:鈣太多、太久就有毒,能觸發細胞死亡,這也是中風或心臟病發作會損傷組織的部分原因。一個常見的誤解是把'鈣訊號'當成構建骨骼的那種鈣——構建骨骼的角色和快速信使的角色是兩種不同的工作,在差異極大的濃度下進行。

你每一次肌肉收縮,都是鈣訊號在起作用:一個神經衝動觸發肌肉細胞內儲存的鈣釋放出來,鈣開啟收縮的機器,隨後水泵把它清走,肌肉才能放鬆。沒有這股鈣的脈衝,就沒有動作。

一股鈣的脈衝,是每一次肌肉收縮的觸發訊號。

細胞費很大力氣把內部鈣濃度壓得極低;正是這一點讓微小的升高成為一個鮮明的訊號。鈣太多、太久會有毒,並能觸發細胞死亡。

又稱
Ca2+ signalingcalcium as a second messenger钙离子信号