Kalcium-szivattyú funkciók, típusok, szerkezet és működés

az kalcium-szivattyú Olyan fehérjeszerkezetű struktúra, amely a kalcium sejtmembránokon keresztül történő szállításáért felelős. Ez a szerkezet az ATP-től függ, és az ATPáz típusú fehérje, más néven Ca²⁺-áz.

A Ca²⁺-Az ATPáz az eukarióta organizmusok minden sejtében megtalálható, és a sejtben a kalcium homeosztázishoz nélkülözhetetlen. Ez a fehérje elsődleges aktív transzportot hajt végre, mivel a kalcium-molekulák mozgása ellentétes a koncentrációs gradiensével.

index

• 1 A kalcium-szivattyú funkciói
• 2 típus
• 3 Szerkezet
  • 3.1 PMCA szivattyú
  • 3.2 SERCA szivattyú
• 4 Működési mechanizmus
  • 4.1 SERCA szivattyúk
  • 4.2 PMCA szivattyúk
• 5 Referenciák

A kalcium-szivattyú funkciói

A Ca²⁺ Fontos szerepet tölt be a cellában, így szabályozása belülük alapvető fontosságú annak megfelelő működéséhez. Gyakran a második hírnök.

Az extracelluláris térben a Ca koncentrációja²⁺ ez körülbelül 10 000-szer nagyobb, mint a sejtek belsejében. Ennek az ionnak a sejtcitoplazmában való koncentrációjának növekedése számos választ vált ki, mint például az izomösszehúzódások, a neurotranszmitter felszabadulás és a glikogén degradáció..

Számos módja van ezeknek az ionoknak a sejtekből történő átvitelére: passzív szállítás (nem specifikus kimenet), ioncsatornák (mozgás az elektrokémiai gradiens javára), másodlagos aktív transzport az antiport típus (Na / Ca) és elsődleges aktív szállítás a szivattyúval. függ az ATP-től.

Ellentétben a Ca más elmozdulási mechanizmusával²⁺, a szivattyú vektor formában működik. Ez azt jelenti, hogy az ion csak egy irányban mozog, úgy, hogy csak azáltal, hogy kiszabadítja őket.

A sejt rendkívül érzékeny a Ca koncentrációjának változására²⁺. Az extracelluláris koncentrációval való ilyen szignifikáns különbség bemutatásakor ezért fontos a normális citoszolszintjének hatékony helyreállítása.

típus

Háromféle Ca-t írtak le²⁺-ATPázok az állatok sejtjeiben, a sejtekben lévő helyüknek megfelelően; a plazmamembránban (PMCA), az endoplazmatikus retikulumban és a nukleáris membránban (SERCA) található szivattyúk és a Golgi készülék (SPCA) membránjában található szivattyúk..

Az SPCA szivattyúk Mn ionokat is szállítanak²⁺ amelyek a Golgi készülék mátrixának különböző enzimjeinek kofaktorai.

Az élesztősejtek, más eukarióta szervezetek és növényi sejtek más típusú Ca-t is tartalmaznak²⁺-ATPasas nagyon különleges.

struktúra

PMCA szivattyú

A plazmamembránban találtunk aktív antipartiás Na / Ca transzportot, ami felelős a jelentős mennyiségű Ca-nak a kiszorításáért.²⁺ a sejtekben a pihenés és az aktivitás. A nyugalmi állapotban lévő sejtek többségében a kalciumnak a kívülről történő szállítása a PMCA szivattyú.

Ezek a fehérjék körülbelül 1200 aminosavból állnak, és 10 transzmembrán szegmenst tartalmaznak. A citoszolban 4 fő egység van. Az első egység az amino-terminális csoportot tartalmazza. A második alapvető tulajdonságokkal rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy a savaktiváló foszfolipidekhez kötődjön.

A harmadik egységben egy aszparaginsav, amely katalitikus funkcióval rendelkezik, és ennek egy fluoreszcein izotocianát kötő sávja "lefelé" az ATP kötő doménben.

A negyedik egységben a kalmodulinhoz kötődő domén, bizonyos kinázok (A és C) felismerési helyei és a Ca kötési sávjai vannak.²⁺ allosztérlkus.

SERCA szivattyú

A SERCA-szivattyúk nagy mennyiségben találhatók az izomsejtek sarkoplazmatikus retikulumában, és aktivitásuk az izommozgási ciklus összehúzódásával és relaxációjával kapcsolatos. Funkciója a Ca szállítása²⁺ a sejt citoszoljából a retikulum mátrixába.

Ezek a fehérjék egyetlen polipeptidláncból állnak, 10 transzmembrán doménnel. Szerkezete alapvetően megegyezik a PMCA fehérjék szerkezetével, de különbözik abban, hogy ezeknek csak három egysége van a citoplazmában, az aktív hely a harmadik egységben található..

E fehérje működéséhez terhelés egyensúlyra van szükség az ionok szállítása során. Két Ca²⁺ (hidrolizált ATP-vel) a citoszolból a retikulum mátrixába kerül, nagyon magas koncentráció-gradienssel szemben.

Ez a transzport antiportikus módon történik, mivel ugyanakkor két H⁺ a mátrixból a citoszolra irányulnak.

Működési mechanizmus

SERCA szivattyúk

A szállítási mechanizmus két E1 és E2 állapotra oszlik. Az E1 kötőhelyeken, amelyek nagy affinitással rendelkeznek Ca-ra²⁺ a citoszol felé irányulnak. Az E2-ben a kötőhelyek a retikulum lumenjére irányulnak, ami alacsony affinitást mutat a Ca-hoz²⁺. A két Ca ion²⁺ csatlakozás után.

A Ca összekapcsolása és átadása során²⁺, konformációs változások következnek be, beleértve a fehérje M doménjének megnyitását, amely a citoszol felé vezet. Az ionok ezután könnyebben kapcsolódnak az említett domén két kötőhelyéhez.

A két Ca ion egyesülése²⁺ elősegíti a fehérje szerkezeti változásainak sorozatát. Ezek közé tartozik a szivattyú egységeit átszervező egyes tartományok (A tartomány) elforgatása, amely lehetővé teszi, hogy a nyílás a rácsos mátrix felé nyissa ki az ionokat, amelyek a kötőhelyek affinitásának csökkenése miatt szétválnak..

A H-protonok⁺ és a vízmolekulák stabilizálják a Ca kötési helyét²⁺, az A tartományt az eredeti állapotához fordítva visszaállítja az endoplazmatikus retikulumhoz való hozzáférést.

PMCA szivattyúk

Ez a fajta szivattyú minden eukarióta sejtben megtalálható, és felelős a Ca kiáramlásáért²⁺ az extracelluláris tér felé, hogy a sejtekben stabil legyen a koncentráció.

Ebben a fehérjében Ca-ionot szállítunk²⁺ hidrolizált ATP-vel. A transzportot a citoplazmában lévő kalmodulin fehérje szintje szabályozza.

A Ca koncentrációjának növelésével²⁺ citoszol, növeli a kalciumionokat kötő kalmodulin szintjét. A Ca komplex²⁺-A kalmodulin ezután összeszerelésre kerül a PMCA szivattyú rögzítési helyére. Konformációs változás következik be a szivattyúban, amely lehetővé teszi, hogy a nyílás ki legyen téve az extracelluláris térbe.

A kalciumionok felszabadulnak, helyreállítva a sejtek normál szintjét. Következésképpen a Ca komplex²⁺-A kalmodulin szétszerelhető, és a szivattyú konformációját visszaállítja az eredeti állapotába.

referenciák

1. Brini, M., és Carafoli, E. (2009). Kalcium-szivattyúk az egészségben és a betegségben. Fiziológiai vizsgálatok, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., és Brini, M. (2000). Kalcium-szivattyúk: a kalcium transzmembrán transzport szerkezeti alapja és mechanizmusa. Jelenlegi vélemény a kémiai biológiában, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Biokémiai tankönyv: klinikai összefüggésekkel.
4. Latorre, R. (szerk.). (1996). Biofizika és sejtes fiziológia. Sevillai Egyetem.
5. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., és Matsudaira, P. (2008). Mollecularis sejtbiológia. Macmillan.
6. Pocock, G., és Richards, C. D. (2005). Emberi fiziológia: az orvostudomány alapja. Elsevier Spanyolország.
7. Voet, D., és Voet, J. G. (2006). biokémia. Ed. Panamericana Medical.