Kalsiumpumpun toiminnot, tyypit, rakenne ja toiminta



kalsiumpumppu Se on proteiinilajin rakenne, joka vastaa kalsiumin kuljetuksesta solukalvojen läpi. Tämä rakenne on riippuvainen ATP: stä ja sitä pidetään ATPaasityyppisenä proteiinina, jota kutsutaan myös Ca: ksi2+-ATPaasi.

Ca2+-ATPaasi löytyy kaikista eukaryoottisten organismien soluista ja ne ovat välttämättömiä kalsiumin homeostaasiin solussa. Tämä proteiini kuljettaa primaarisen aktiivisen kuljetuksen, koska kalsium- molekyylien liikkuminen on vastoin sen pitoisuusgradienttia.

indeksi

  • 1 Kalsiumpumpun toiminnot
  • 2 tyyppiä
  • 3 Rakenne
    • 3.1 Pumppu PMCA
    • 3.2 SERCA-pumppu
  • 4 Käyttömekanismi
    • 4.1 SERCA-pumput
    • 4.2 PMCA-pumput
  • 5 Viitteet

Kalsiumpumpun toiminnot

Ca2+ Se täyttää tärkeät roolit solussa, joten sen säätäminen niiden sisällä on olennainen sen moitteettoman toiminnan kannalta. Hän toimii usein toisena sanansaattajana.

Solunulkoisissa tiloissa Ca: n pitoisuus2+ se on noin 10 000 kertaa suurempi kuin solujen sisällä. Tämän ionin pitoisuuden lisääntyminen solusytoplasmassa laukaisee useita vasteita, kuten lihaskontraktioita, neurotransmitterin vapautumista ja glykogeenin hajoamista.

On olemassa useita tapoja siirtää nämä ionit soluista: passiivinen kuljetus (ei-spesifinen ulostulo), ionikanavat (liikkuminen sen sähkökemiallisen gradientin hyväksi), toissijainen aktiivinen kuljetus anti-tyypin (Na / Ca) ja ensisijainen aktiivinen kuljetus pumpun kanssa. riippuu ATP: stä.

Toisin kuin muut Ca: n siirtymismekanismit2+, pumppu toimii vektorimuodossa. Toisin sanoen ioni liikkuu vain yhteen suuntaan niin, että se toimii vain poistamalla ne.

Solu on erittäin herkkä Ca-pitoisuuden muutoksille2+. Esitettäessä niin merkittävää eroa sen solunulkoisen konsentraation kanssa on siksi tärkeää palauttaa tehokkaasti sen normaalit sytosolitasot.

tyyppi

Kolme Ca-tyyppiä on kuvattu2+-ATPaasit eläinten soluissa niiden sijainnin mukaan soluissa; plasmamembraanissa (PMCA), endoplasmiseen retikulumiin ja ydinkalvoon (SERCA) sijoitetut pumput ja Golgin laitteen (SPCA) kalvossa olevat pumput.

SPCA-pumput kuljettavat myös Mn-ioneja2+ jotka ovat Golgin laitteen matriisin eri entsyymien kofaktorit.

Hiivasolut, muut eukaryoottiset organismit ja kasvisolut sisältävät muita Ca-tyyppejä2+-ATPasas on hyvin erityinen.

rakenne

PMCA-pumppu

Plasman kalvossa löysimme aktiivisen anti-partic-Na / Ca-kuljetuksen, joka on vastuussa merkittävän Ca-määrän siirtymisestä.2+ soluissa lepotilassa ja aktiivisuudessa. Useimmissa levossa olevissa soluissa kalsiumin kuljettaminen ulkopuolelle on PMCA-pumppu.

Nämä proteiinit koostuvat noin 1200 aminohaposta ja niissä on 10 transmembraanisegmenttiä. Sytosolissa on neljä pääyksikköä. Ensimmäinen yksikkö sisältää aminopääteryhmän. Toisessa on perusominaisuuksia, joiden avulla se voi sitoutua happoa aktivoiviin fosfolipideihin.

Kolmannessa yksikössä on asparagiinihappo, jolla on katalyyttinen funktio, ja "alavirtaan" tästä fluoresiini-isotosyanaattia sitovasta nauhasta ATP-sitoutumisdomeenissa.

Neljännessä yksikössä on domeenin sitoutuminen kalmoduliiniin, tiettyjen kinaasien (A ja C) tunnistuskohdat ja Ca: n sitoutumisnauhat.2+ allosteerisinä.

SERCA-pumppu

SERCA-pumput löytyvät suurista määristä lihassolujen sarcoplasmic reticulumissa, ja niiden aktiivisuus liittyy lihasliikkeessä tapahtuvaan supistumiseen ja rentoutumiseen. Sen tehtävänä on kuljettaa Ca2+ solun sytosolista retikulumin matriisiin.

Nämä proteiinit koostuvat yhdestä polypeptidiketjusta, jossa on 10 transmembraanista domeenia. Sen rakenne on pohjimmiltaan sama kuin PMCA-proteiinien rakenne, mutta se eroaa siinä, että niissä on vain kolme yksikköä sytoplasmassa, ja aktiivinen kohta löytyy kolmannesta yksiköstä..

Tämän proteiinin toiminta edellyttää kuormituksen tasapainoa ionien kuljetuksen aikana. Kaksi Ca2+ (hydrolysoidulla ATP: llä) syrjäytetään sytosolista retikulumin matriisiin erittäin suurta pitoisuusgradienttia vastaan.

Tämä kuljetus tapahtuu antiportisesti, koska samanaikaisesti kaksi H+ ne suunnataan matriisin sytosoliin.

Käyttömekanismi

SERCA-pumput

Kuljetusmekanismi on jaettu kahteen tilaan E1 ja E2. E1-sitoutumispaikoissa, joilla on suuri affiniteetti Ca: han2+ ne on suunnattu sytosoliin. E2: ssa sitoutumiskohdat suunnataan retikulumin luumeniin, jolla on alhainen affiniteetti Ca: lle2+. Kaksi Ca-ionia2+ liittyä siirron jälkeen.

Ca: n liitoksen ja siirron aikana2+, tapahtuu konformaatiomuutoksia, mukaan lukien proteiinin M-domeenin avaaminen, joka on kohti sytosolia. Sitten ionit liittyvät helpommin mainitun domeenin kahteen sitoutumiskohtaan.

Kahden Ca-ionin liitos2+ edistää useita rakenteellisia muutoksia proteiinissa. Niiden joukossa on tiettyjen domeenien (verkkotunnus A), joka järjestää uudelleen pumpun yksiköt, pyöriminen, joka mahdollistaa aukon kohti matriisin matriisia vapauttamaan ionit, jotka irrotetaan sitoutumispaikkojen affiniteetin vähenemisen ansiosta.

H-protonit+ ja vesimolekyylit stabiloivat Ca: n sitoutumiskohtaa2+, mikä aiheuttaa verkkotunnuksen A kääntyvän takaisin alkuperäiseen tilaansa, sulkemalla pääsyn endoplasmiseen reticulumiin.

PMCA-pumput

Tämäntyyppiset pumput löytyvät kaikista eukaryoottisoluista ja on vastuussa Ca: n karkottamisesta2+ kohti solunulkoista tilaa stabiilin pitoisuuden säilyttämiseksi soluissa.

Tässä proteiinissa kuljetetaan Ca-ioni2+ hydrolysoidulla ATP: llä. Kuljetusta säätelevät sytoplasmassa olevan kalmoduliiniproteiinin tasot.

Suurentamalla Ca: n pitoisuutta2+ sytosoliset, lisäävät kalsiumioneja sitovan kalmoduliinin tasoja. Ca-kompleksi2+-Kalmoduliini kootaan sitten PMCA-pumpun kiinnityspaikkaan. Pumpussa tapahtuu konformaatiomuutos, joka sallii aukon altistumisen solunulkoiselle tilalle.

Kalsiumionit vapautuvat, jolloin normaalit tasot palautuvat solun sisälle. Näin ollen Ca-kompleksi2+-Kalmoduliini puretaan ja pumpun konformaatio palautetaan alkuperäiseen tilaansa.

viittaukset

  1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Kalsiumpumput terveyteen ja sairauksiin. Fysiologiset arviot, 89(4), 1341-1378.
  2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Kalsiumpumput: kalsium-transmembraanikuljetuksen rakenteellinen perusta ja mekanismi. Nykyinen mielipide kemiallisen biologian alalla, 4(2), 152-161.
  3. Devlin, T. M. (1992). Biokemian oppikirja: kliinisiä korrelaatioita.
  4. Latorre, R. (toim.). (1996). Biofysiikka ja solufysiologia. Sevillan yliopisto.
  5. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollekulaarinen solubiologia. Macmillan.
  6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). Ihmisen fysiologia: lääketieteen perusta. Elsevier Espanja.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokemia. Ed. Panamericana Medical.