斯鈣素-1(stanniocalcin-1,STC-1)是首先在魚類中被發現的重要的參與鈣調節的激素,血清鈣升高可以引起斯坦尼小體釋放STC-1,調節鈣離子流通過鰓和腸來保持血液中鈣濃度穩定[1].直到由兩個實驗室分別成功克隆老鼠和人類斯鈣素(stannio-calcin,STC)cDNA才證實了哺乳動物體內存在STC基因[2-3].魚類和哺乳動物表達兩種STC基因---STC-1和STC-2,它們基因結構相似,都有4個外顯子和相對保守內含子邊界序列[4].哺乳動物STC-1和STC-2都屬于分泌型的磷酸化糖蛋白,它們都含有N-糖基化基序、24個氨基酸的信號肽序列和15個氨基酸前序列,上述序列經剪切、加工產生成熟的蛋白[5].
作為一種分泌型蛋白,哺乳動物STC-1mRNA在體內多個組織中廣泛表達,在卵巢、腎、前列腺、甲狀腺等組織表達水平較高[3,6].早前的研究發現,除了妊娠期及哺乳期,哺乳動物血液中檢測不到STC-1蛋白;然而,近年來發現哺乳動物血液中也能產生STC-1,它們可能黏附于一些可溶性蛋白發揮作用[7].動物體內各個部位STC-1mRNA表達量和檢測出的STC-1蛋白量并不一致。例如,通過原位雜交檢測腎臟STC-1mRNA的表達位置在皮質和髓質收集管,但STC-1蛋白卻能在整個腎單位中檢測出[8].同樣,STC-1mRNA的表達和蛋白表達量在卵巢和子宮中也不一致[6,9],這說明了STC-1很可能以自分泌/旁分泌的方式產生效應。雖然哺乳動物STC-1的許多功能尚未得到證實,但已有研究結果表明,其表達水平受到多個信號通路調節[10],其表達失調也和惡性腫瘤有關[11],這也說明其在體內許多器官的生理活動中產生重要作用。哺乳動物STC-2基因和STC-1一樣也在體內廣泛表達,人類STC-2主要產生部位是胰腺,由胰島細胞產生,其可能參與動物機體葡萄糖和能量代謝[5].其表達異常也與細胞癌變及體內多種惡性腫瘤有關[12].
1 STC基因參與哺乳動物骨代謝調控隨著哺乳動物
STC基因的克隆,人們開始利用多種分子生物學方法開展STC在哺乳動物骨骼發育中的研究,越來越多的研究證據表明,STC對哺乳動物的骨代謝有顯著影響。通過原位分子雜交(ISH)方法檢測出小鼠成骨細胞、軟骨細胞以及未分化椎間盤間質細胞中STC-1基因的表達,而破骨細胞中未見STC-1表達[9].
STC-1基因在嚙齒動物成骨細胞及顱骨間質細胞檢測出表達,另外,體外開展的顱蓋骨細胞培養試驗中STC-1的表達貫穿整個分化過程[13-14].還發現STC-1在小鼠成骨細胞和股骨與顱骨的軟骨細胞中表達,這表明STC-1在哺乳動物局部骨骼發育中有作用。另外,在使用鼠顱骨細胞培養的研究中發現STC-1對成骨細胞分化有影響[15].研究發現STC-1在體內對大鼠妊娠E20d軟骨細胞增殖、跖骨長度的增長有抑制作用[16].培養液中添加重組hSTC-1能促進顱骨成骨細胞 的融合,也能通過 誘導Na/Pi轉運 子PiT1/SLC20A1的表達來增強骨鈣化,進而導致磷吸收增加[17].
STC-2基因也有類似的報道,其對骨骼發育有影響,在鼠類生長板中,尤其是在C型利鈉肽處理的脛骨后的肥大區域檢測出表達[18].上述研究結果表明,STC基因是以自分泌及旁分泌的方式通過調節軟骨及骨細胞中磷的利用率在骨的形成中發揮作用。