Calmodulinstruktur, funktioner och verkningsmekanism

Kalmodulin Det är en term som betyder "kalciummodulerat protein" och hänvisar till ett litet intracellulärt protein som äger egenskapen hos kalciumjon (Ca ++) och att förmedla många av dess intracellulära handlingar. Ordets ursprung är född från kombinationen av engelska ord 'kalcium', 'modulerat' och 'protein' som, när tillsammans, härstammar in KALKCium ModulProteprotI.

Bland de mineralelement som kommer att vara en del av konstitutionen för djurorganismer, kalcium, följt av fosfor, skiljer sig mycket från det vanligaste, eftersom benet bildas av avsättningen i dess matris av stora mängder mineralsalter som bildas från detta Jon.

Calmodulin-schema och dess kalciumföreningsplatser (källa: PDB [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Naturligtvis är dessa kalciummineralsalter väsentliga för konstitutionen och konformationen av skelettsystemet för ryggradsdjur, men det är den joniserade formen av kalcium (Ca ++) i lösning i kroppsvätskor som blir en fysiologisk betydelse som är relevant för livet för livet organismernas liv.

Denna katjon, med två positiva elektriska laddningar i sin struktur, kan fungera som en nuvarande transportör när man rör sig genom cellmembranet och modifierar dess elektriska potential i många av kroppens exciterbara celler, främst i hjärtmuskeln.

Men av större fysiologisk relevans är det faktum att många cellulära regleringsreaktioner som skjuts av yttre stimuli, såsom neurotransmittorer, hormoner eller andra fysiska eller biokemiska faktorer, är arter av metaboliska vattenfall där flera proteiner i följd deltar, av vilka några är enzymer som är enzymer som är enzymer som är enzymer som de kräver kalcium för aktivering eller inaktivering.

Det sägs då i dessa fall att kalcium fungerar som en andra budbärare i ett metaboliskt vattenfall som syftar till att ha ett slutresultat som skulle bli det nödvändiga cellresponsen för att möta ett behov som upptäcks på en annan nivå än själva cellen, och som kräver av henne det specifika svaret.

Kalcium kan agera direkt på sitt biokemiska mål för att påverka dess aktivitet, men det kräver ofta deltagande av ett protein som det måste vara förenat för att kunna utöva sin effekt på proteinen (erna) för att modifiera. Calmodulin är ett av de medierande proteinerna.

[TOC]

Strukturera

Calmodulin, av en stor allestädes närhet, eftersom det uttrycks i nästan alla celltyper av eukaryota organismer, är det ett litet surt protein med cirka 17 kDa molekylvikt, vars struktur är extremt bevarad bland arten.

Kan tjäna dig: joniska kanaler: struktur, funktioner, typer

Det är ett monomerat protein, det vill säga det bildas av en enda polypeptidkedja, som antar vid dess terminal avslutar formen av kulaulära domäner förenade av varandra av en alfa -propell. Varje globulär domän har två skäl som kallas EF -handen (från engelska Ef Hand) som är typiska för proteinerna som binder till kalcium.

Calmodulin kopplat till kalciumjoner (källa: Webridge [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Dessa "EF" topologiska motiv representerar en slags supersecundaria -strukturer; De är kopplade till varandra, i varje kula -domän, av en region med stor flexibilitet och i var och en av dem finns en korsningsplats för Ca ++, som kastar 4 platser totalt för varje kalmodulinmolekyl.

Föreningen av kalciumjoner, med positiv belastning, är möjlig tack vare närvaron av aminosyravfall med laterala kedjor negativt laddade på kalciumföreningsställena för kalmodulinkalcium. Detta avfall är tre aspartater och ett glutamat.

Kalmodulinfunktioner

Alla funktioner som hittills är kända för calmodulin är inramade inom en grupp åtgärder som främjas av ökningarna av cytosoliskt kalcium som produceras av dess ingång från det extracellulära utrymmet eller dess utgång från de intracellulära avlagringarna: mitokondrier och endoplasmisk retikulum.

Många av kalciumåtgärderna uppfylls av denna jon som verkar direkt på dess vita proteiner, som kan vara av olika natur och funktioner. Vissa av dessa proteiner kan inte påverkas direkt, men kräver att kalcium ansluter sig till kalmodulinet och det är detta komplex som verkar på proteinet påverkat av jonen.

Det sägs om dessa vita proteiner som är beroende kalcium-calmodulin och bland dem dussintals enzymer, såsom proteiner, proteinfosfas, nukleotidcyklasser och fosfodiesteraser; Alla involverade i otaliga fysiologiska funktioner som inkluderar:

- Ämnesomsättning

- Partikeltransport

- Visceral rörlighet

- Substansutsöndring

- Ägglossning

- Genetisk uttryck

- Cellproliferation

- Cellernas strukturella integritet

- Intercellulär kommunikation, etc.

Bland de kalmodulinberoende proteinerna citeras: den lätta kedjan Cinase of Myosin (MLCK), Cinase -fosforylasen och Ca ++/Calmodulin Cinasas I, II och III.

Således är informationen som kodas av kalciumsignalerna (ökning eller minskning av dess intracellulära koncentration) "deciffrera" av detta och andra kalciumföreningsproteiner, vilket gör signalerna till en biokemisk förändring; Med andra ord är kalmodulin ett mellanhandsprotein i kalciumberoende signalprocesser.

Kan tjäna dig: GLUT 2: Egenskaper, struktur, funktioner

Handlingsmekanism

Calmodulin är ett mycket mångsidigt protein, eftersom dess "mål" -proteiner är avsevärt olika i form, sekvens, storlek och funktion. Eftersom det är ett protein som fungerar som en "sensor" av kalciumjoner, beror dess verkningsmekanism på de förändringar som induceras i dess struktur och/eller konformation när det går med fyra av dessa joner.

Dess verkningsmekanismer kan exemplifieras genom att kort granska deras deltagande i ett par fysiologiska processer såsom sammandragning av visceral glattmuskel och anpassning till de dofter som näscellerna lidit av näscellerna i lukten i näsan.

Kalmodulin och muskelkontraktion

Struktur av myosin korsbågar och kalmodulin i mikrovelloserande aktinstrålar. Källa: Jeffrey W. Brun, c. James McKnight [CC av (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Kontraktionen av skelett- och hjärtmusklerna utlöses när ökningen av cytosolisk Ca ++ når nivåer över 10-6 mol/L och denna jon binder till troponin C, som genomgår förändringar till de osteriska som påverkar tropomiosin. I sin tur rör sig tropomiosin och avslöjar i akten sina fackliga platser med myosin och härrör från att den kontraktila processen utlöser.

I den glatta muskeln finns det inget troponin C, och ökningen av Ca ++ över den angivna nivån främjar dess förening med kalmodulin. Ca-calmodulin-komplexet aktivt för den lätta kedjan Cinase of Myosin (MLCK), som i sin tur fosforylerar till denna lätta kedja, aktiverar myosin och utlöser den kontraktila processen.

Ökningen i Ca ++ ges genom dess ingång från utsidan eller utgången från sarkoplasmatisk retikulum genom verkan av inositol -tryfosfatet (IP3) som frigörs av fosfolipas C i vattenfallet aktiverat av GQ -proteinkopplade receptorer. Avslappning inträffar när Ca ++, genom transportåtgärder, tas bort från cytosol och återgår till sina källplatser.

En viktig skillnad mellan båda typerna av sammandragning är att i de strierade musklerna (hjärt och skelett) inducerar Ca ++ alestheriska förändringar när man förenar dess protein, troponinet, medan de släta förändringarna som produceras av Ca-calmodulinet är kovalenta och antyder att det antyder och antyder antyda myosinfosforylering.

Därför krävs, när Ca ++ -verkan är klar. Detta nya enzym är fosfataset i den lätta kedjan av myosin (MLCP) vars aktivitet inte beror på kalmodulin, men regleras av andra vägar.

Egentligen upphör den kontraktila glatta muskelprocessen, men graden av sammandragning upprätthålls på en mellanliggande nivå som resulterar i balansen mellan båda enzymerna, MLCK som kontrolleras av Ca ++ och kalmodulinet, och MLCP underkastade sig andra till andra regleringskontroller.

Kan tjäna dig: Pachyne

Anpassning i luktsensorer

Den luktiga känslan triggers när luktreceptorer belägna i cilia av celler belägna på ytan av luktslemhinnan aktiveras.

Dessa receptorer är kopplade till ett heterotrofiskt G -protein känt som "Golf" (G -luktprotein), som har tre underenheter: "αolf", "ß" och "γ".

När luktreceptorerna aktiveras som svar på en lukt, dissocieras underenheterna av detta protein och subenheten "αolf" aktiverar adenylciclasenzymet, vilket producerar adenosin cykliskt monofosfat (AMPC).

AMPC aktiverar CNG -typkanaler (aktiverade av cykliska nukleotider) för kalcium och natrium. Dessa joner kommer in i cellen, depolariserar den och orsakar början på handlingspotentialer vars frekvens kommer att avgöra luktens intensitet.

Kalciumet som kommer in, som tenderar att depolarisera cellen, har en antagonistisk effekt av negativ feedback, något senare, genom att gå med i kalmodulinet och mellan dem stänger kanalen och eliminerar depolariserande stimulans, trots att den luktiga stimulansen kvarstår. Detta kallas sensoranpassning.

Calmodulin i växter

Växter svarar också på intracellulära koncentrationsskillnader från kalciumjoner med hjälp av kalmodulinprotein. I dessa organismer delar kalmoduliner många strukturella och funktionella egenskaper med sina motsvarigheter hos djur och jästar, även om de skiljer sig åt i vissa funktionella aspekter.

Till exempel går calmodulin i växter med korta peptidsekvenser inom dess vita proteiner, vilket inducerar strukturella förändringar som förändrar deras aktiviteter som svar på interna kalciumvariationer.

I vilken utsträckning kalmodulin kontrollerar i växter analoga processer som de förekommer i djur, är något som fortfarande är föremål för diskussion idag.

Referenser

1. Brenner B: Musculatur, i: Fysiologi, 6: e upplagan; R KLINKE et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
2. Ganong WF: Molekylär grund för medicinsk fysiologi, i: i: Granskning av medicinsk fysiologi, 25: e upplagan. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
3. Guyton AC, Hall JI: Introduktion till endokrinologi, i: Lärobok för medicinsk fysiologi, 13: e upplagan, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
4. Kaup UB, Müller F: Olfactorisches System, i: Physiologie, 4: e ED; P Deetjen et al (eds). München, Elsevier GmbH, Urban & Fischer, 2005.
5. Korbmacher C, Greger R, Brenner B, Silbernagl S: Die Zelle ALS Grundbaustein, i: Fysiologi, 6: e upplagan; R KLINKE et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
6. Zielinski, r. OCH. (1998). Calmodulin och calmodulin-bindande proteiner i växter. Årlig översyn av växtbiologi, 49 (1), 697-725.