Kalsiumpumpun toiminnot, tyypit, rakenne ja toiminta

Se Kalsiumpumppu Se on proteiinin luontorakenne, joka vastaa kalsiumin kuljettamisesta solukalvojen kautta. Tämä rakenne on ATP -riippuvainen ja sitä pidetään ATPASA -tyyppisenä proteiinina, jota kutsutaan myös CA²⁺-Atpasa.

CA²⁺-ATPASAa löytyy kaikista eukaryoottisten organismien soluista ja ne ovat välttämättömiä solun kalsiumin homeostaasille. Tämä proteiini suorittaa primaarisen aktiivisen kuljetuksen, koska kalsiummolekyylien liikkuminen on sen pitoisuusgradienttien vastainen.

Serca -kristallografinen rakenne.
Lähde: Wcnsaffo [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)] [TOC]

Kalsiumpumpputoiminnot

CA²⁺ Se täyttää solun tärkeät paperit, joten heidän sääntely niissä on perustavanlaatuinen heidän oikean toiminnan kannalta. Toimii usein toisena lähettiläänä.

Solunulkoisissa tiloissa CA: n pitoisuus²⁺ Se on noin 10.000 kertaa korkeampi kuin soluissa. Tämän ionin pitoisuuden lisääntyminen solusytoplasmassa laukaisee erilaisia ​​vasteita, kuten lihasten supistuksia, välittäjäaineiden vapautumista ja glykogeenin hajoamista.

Näitä ioneja soluista voi siirtää useita tapoja: passiivinen kuljetus (epäspesifinen lähtö), ionikanavat (liikkeen sähkökemiallisen gradientin hyväksi), antipoortiidun sekundaarisen aktiivisen kuljetuksen (NA/CA) ja primaarisen aktiivisen kuljetuksen pumpun ATP: n kanssa riippuvainen.

Toisin kuin muut CA: n siirtymismekanismit²⁺, Pumppu toimii vektorimuodossa. Eli ioni liikkuu yhteen suuntaan niin, että se toimii vain karkottamalla ne.

Solu on erittäin herkkä CA -pitoisuusmuutoksille²⁺. Esittämällä tällainen huomattava ero sen solunulkoisen pitoisuuden kanssa, joten on niin tärkeää palauttaa tehokkaasti sen normaalit sytosoliset tasot.

Kaverit

Kolme tyyppiä Ca on kuvattu²⁺-Eläinsolujen atasas, niiden sijaintien mukaan soluissa; Plasmamembraanissa (PMCA) sijaitsevat pumput, ne, jotka sijaitsevat endoplasmisessa retikulumissa ja ydinkalvossa (SERCA), ja Golgi -laitteiden kalvossa (SPCA) löytyvät.

SPCA -pommit kuljettavat myös MN -ioneja²⁺ jotka ovat Golgi -laitteen matriisin eri entsyymien kofaktoreita.

Muista eukaryoottisista organismeista ja kasvisoluista hiivasoluilla on muun tyyppinen CA²⁺-Hyvin erityiset atasas.

Rakenne

PMCA -pumppu

Plasmamembraanista löydämme aktiivisen antiportankuljetuksen NA/CA: n, joka on vastuussa merkittävän määrän CA: n siirtymisestä²⁺ Lepo- ja aktiivisoluissa. Useimmissa levossa olevissa soluissa kalsiumin kuljetuksen johtaja on PMCA -pumppu.

Nämä proteiinit koostuvat noin 1.200 aminohappoa, ja siinä on 10 transmembranal segmenttiä. Sytosolissa on 4 pääyksikköä. Ensimmäinen yksikkö sisältää aminoterminaalisen ryhmän. Toisella on perusominaisuudet, mikä mahdollistaa fosfolipidien liittyä aktivaattoreihin.

Kolmannessa yksikössä on asparagiinihappo katalyyttisellä funktiolla ja tämän fluoreseiini -iso -kierrätysnauhan "alavirtaan" ATP Union -domeenissa.

Neljännessä yksikössä on liiton hallitseminen kalmoduliinille, tiettyjen kinaasien (A ja C) tunnistuskohdat ja CA: n sitoutumiskaistat²⁺ Alosterinen.

Serca -pumppu

SERCA -pumput ovat suuressa määrin lihassolujen sarkoplasmisessa retikulumissa ja niiden aktiivisuus liittyy supistumiseen ja rentoutumiseen lihasten liikesyklissä. Sen tehtävä on kuljettaa CA²⁺ Solun sytosolista retikulumimatriisiin.

Nämä proteiinit koostuvat yhdestä polypeptidiketjusta, jossa on 10 transmarketidomeenia. Sen rakenne on periaatteessa yhtä suuri kuin PMCA -proteiinien rakenne, mutta se eroaa siinä, että niillä on vain kolme yksikköä sytoplasmassa, mikä on aktiivinen kohta kolmannessa yksikössä.

Tämän proteiinin toiminta vaatii kuormituksen tasapainon ionin kuljetuksen aikana. Kaksi ca²⁺ (ATP -hydrolysoidulla) syrjäytetään sytosolista hiuskappaleen matriisiin erittäin korkean pitoisuusgradientin suhteen.

Tämä kuljetus tapahtuu antiportimaalisesti, koska samalla kaksi h⁺ Ne on suunnattu sytosoliin matriisista.

Toimintamekanismi

Serca -pommit

Kuljetusmekanismi on jaettu kahteen E1- ja E2 -tilaan. E1: ssä unionin sivustot, joilla on korkea affiniteetti CA: lle²⁺ Ne on suunnattu sytosoliin. E2: ssa unionin sivustot on suunnattu kohti retikulumin luumenia, joka esittelee alhaisen affiniteetin CA: lle²⁺. Kaksi ca -ionia²⁺ tulla yhteen siirron jälkeen.

Unionin ja CA: n siirron aikana²⁺, Konformaatiomuutoksia tapahtuu, mukaan lukien proteiinin m -domain, joka on sytosolia kohti. Ionit sidotaan sitten helpommin mainitun verkkotunnuksen kahteen unionin sivustoon.

Kahden Ca -ionin liitto²⁺ edistää sarjaa proteiinin rakenteellisia muutoksia. Niiden joukossa tiettyjen domeenien (verkkotunnuksen A) kierto, joka järjestetään pommiyksiköt uudelleen, mikä mahdollistaa aukon kohti retikulumin matriisia ionien vapauttamiseksi, jotka on erotettu affiniteetin vähentymisen ansiosta unionin sivustoissa.

Protonit h⁺ ja vesimolekyylit stabiloivat CA: n unionin kohdan²⁺, aiheuttaen verkkotunnuksen kiertymisen uudelleen alkuperäiseen tilaansa, sulkemalla pääsy endoplasmiseen retikulumiin.

PMCA -pumput

Tämän tyyppisiä pumppuja löytyy kaikista eukaryoottisoluista ja vastaa CA: n karkottamisesta²⁺ Kohti solunulkoista tilaa, jotta sen pitoisuus pitää soluissa stabiilissa.

Tässä proteiinissa A -ioni kuljetetaan²⁺ Hydrolysoitu ATP. Kuljetusta säätelee sytoplasman kalmoduliiniproteiinin tasot.

Lisäämällä Ca -pitoisuutta²⁺ sytosoliset, kalmoduliinitasot nousevat, jotka sitoutuvat kalsiumioneihin. CA -kompleksi²⁺-Palmoduliini ja kokoaa sitten PMCA -pommipommi -sivuston. Pumpussa tapahtuu konformaatiomuutos, joka mahdollistaa solunulkoisen tilan aukon altistumisen.

Kalsium -ionit vapautuvat, palauttaen normaalit tasot solun sisällä. Näin ollen CA -kompleksi²⁺-Palmoduliini on desasambla, palauttaen pumpun konformaation alkuperäiseen tilaansa.

Viitteet

1. Brini, m., & Carafoli, ja. (2009). Kalsiumpumput terveydessä ja sairauksissa. Fysiologiset arvostelut, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, m. (2000). Kalsiumpumput: Kalsiumin läpäisykuljetuksen rakennepohja ja mekanismi. Nykyinen mielipide kemiallisessa biologiassa, 4(2), 152-161.
3. Devlin, t. M. (1992). Biokemian oppikirja: kliinisillä korrelaatioilla.
4. Latorre, R. (Ed.-A. (1996). Biofysiikka ja solufysiologia. Sevillan yliopisto.
5. Loodish, h., Darnell, J. JA., Berk, a., Kaiser, c. -Lla., Krieger, m., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollecular -solusbiologia. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, c. D -d. (2005). Ihmisen fysiologia: lääketieteen perusta. Elsevier Espanja.
7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokemia. Ed. Pan -American Medical.