CALCA基因,也称为Calcitonin基因,编码一种多功能的肽激素——降钙素基因相关肽(CGRP)。CGRP是一种广泛存在于哺乳动物中的神经肽,在神经系统中起着重要的调节作用。CGRP可以由神经元和神经胶质细胞释放,参与调节疼痛感知、血管舒缩、炎症反应等多种生理过程。CALCA基因通过选择性剪接产生两种主要的转录本:一种编码降钙素(CT)和其前体形式——前降钙素(PCT),另一种编码CGRPα。这两种肽激素在结构和功能上有所不同,它们在体内的作用也各有特点[1][2][3]。
CALCA基因的表达和功能与多种疾病相关。例如,研究表明,CALCA基因的多态性与慢性疼痛的发生有关。在一项研究中,研究者发现,CALCA基因的rs3781719位点与剖宫产后慢性疼痛的风险相关,rs3781719C等位基因是慢性疼痛的风险因素[4]。此外,CALCA基因编码的CGRP在偏头痛的发病机制中也发挥着重要作用。一项全基因组关联研究发现,CALCA/CALCB基因是偏头痛的易感基因,CGRP和CGRP受体可能是新的治疗靶点[5]。
除了与疼痛相关,CALCA基因还与血管生成有关。研究表明,CALCA编码的CGRP是一种促血管生成因子,在人类胎盘发育过程中起着重要作用。在早期妊娠期间,CGRP由绒毛和绒毛外滋养层细胞以及蜕膜细胞表达,并刺激内皮细胞的增殖和迁移,促进毛细血管样管的形成[6]。
CALCA基因的表达和功能还受到表观遗传调控的影响。研究发现,CALCA基因的启动子区域存在两个CpG岛,这些区域可能发生甲基化,影响CGRP的表达。此外,CGRP可以改变神经细胞和神经胶质细胞的表观遗传状态,影响神经细胞的结构和功能[7]。
综上所述,CALCA基因编码的CGRP在多种生理和病理过程中发挥着重要作用,包括疼痛感知、血管舒缩、炎症反应和血管生成等。CALCA基因的表达和功能受到选择性剪接和表观遗传调控的影响,其多态性与慢性疼痛的发生相关。CALCA基因的研究有助于深入理解CGRP的生物学功能和疾病发生机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Jiang, Shan, Xie, Weixin, Knapstein, Paul Richard, Baranowsky, Anke, Keller, Johannes. 2024. Transcript-dependent effects of the CALCA gene on the progression of post-traumatic osteoarthritis in mice. In Communications biology, 7, 223. doi:10.1038/s42003-024-05889-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38396204/
2. Condon, Logan F, Yu, Ying, Park, Sekun, Nelson, Tyler S, Palmiter, Richard D. 2024. Parabrachial Calca neurons drive nociplasticity. In Cell reports, 43, 114057. doi:10.1016/j.celrep.2024.114057. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38583149/
3. Zhang, Zhe, Zhong, Peng, Hu, Fei, Palmiter, Richard D, Dan, Yang. 2019. An Excitatory Circuit in the Perioculomotor Midbrain for Non-REM Sleep Control. In Cell, 177, 1293-1307.e16. doi:10.1016/j.cell.2019.03.041. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31031008/
4. Ma, Guoping, Yang, Jingli, Zhao, Bange, Huang, Chengquan, Wang, Rui. . Correlation between CCL2, CALCA, and CX3CL1 gene polymorphisms and chronic pain after cesarean section in Chinese Han women: A case control study. In Medicine, 98, e16706. doi:10.1097/MD.0000000000016706. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31441843/
5. Hautakangas, Heidi, Winsvold, Bendik S, Ruotsalainen, Sanni E, Palotie, Aarno, Pirinen, Matti. 2022. Genome-wide analysis of 102,084 migraine cases identifies 123 risk loci and subtype-specific risk alleles. In Nature genetics, 54, 152-160. doi:10.1038/s41588-021-00990-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35115687/
6. Dong, Yuan-Lin, Reddy, Deepti M, Green, Kortney E, Hankins, Gary D V, Yallampalli, Chandra. 2007. Calcitonin gene-related peptide (CALCA) is a proangiogenic growth factor in the human placental development. In Biology of reproduction, 76, 892-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17267696/
7. Davies, Julie. 2015. Procalcitonin. In Journal of clinical pathology, 68, 675-9. doi:10.1136/jclinpath-2014-202807. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26124314/