Calmodulin er et udtryk, der kommer til at betyde "calciummoduleret protein", og henviser til et lille intracellulært protein, der har den egenskab, at det bindes til calciumionen (Ca ++) og medierer mange af dets intracellulære virkninger. Ordets oprindelse kommer fra kombinationen af de engelske ord 'calcium', 'moduleret' og 'protein', som, når de er sammensat, stammer fra CITRONcium MODULated proteI.
Blandt de mineralelementer, der bliver en del af sammensætningen af dyreorganismer, er calcium, efterfulgt af fosfor, langt den mest rigelige, da knogle dannes ved aflejring i dets matrix af store mængder mineralsalte dannet af denne ion.
Disse mineralsalte af calcium er selvfølgelig vigtige for konstitutionen og konformationen af hvirveldyrets skelet, men det er den ioniserede form af calcium (Ca ++) i opløsning i kropsvæsker, der får en relevant fysiologisk betydning for livet af dyr. organismer.
Denne kation, med to overskydende positive elektriske ladninger i sin struktur, kan fungere som en strømbærer ved at bevæge sig gennem cellemembranen og ændre dens niveau af elektrisk potentiale i mange af kroppens ophidsende celler, hovedsageligt i hjertemusklen..
Men af større fysiologisk relevans er det faktum, at mange cellulære regulatoriske reaktioner udløst af eksterne stimuli, såsom neurotransmittere, hormoner eller andre fysiske eller biokemiske faktorer, er arter af metaboliske kaskader, hvor flere proteiner sekventielt deltager, hvoraf nogle er enzymer, der kræver calcium til aktivering eller inaktivering.
Det siges derefter i disse tilfælde, at calcium fungerer som en anden messenger i en metabolisk kaskade, der er bestemt til at have et endeligt resultat, der ville blive som det cellulære respons, der er nødvendigt for at tilfredsstille et behov, der detekteres på et andet niveau, der er forskelligt fra selve cellen, og at det kræver hende netop dette svar.
Calcium kan virke direkte på sit biokemiske mål for at påvirke dets aktivitet, men det kræver ofte deltagelse af et protein, som det skal binde sig for at udøve dets virkning på det eller de proteiner, der skal modificeres. Calmodulin er et af disse mediatorproteiner.
Artikelindeks
Calmodulin, der er meget allestedsnærværende, da det udtrykkes i næsten alle celletyper af eukaryote organismer, er et lille surt protein med en molekylvægt på ca. 17 kDa, hvis struktur er stærkt konserveret blandt arter..
Det er et monomert protein, det vil sige, det består af en enkelt polypeptidkæde, som i sine endestykker har form af kugleformede domæner forbundet med en alfa-helix. Hvert kugleformet domæne har to motiver kendt som EF-hånden. EF hånd), der er typiske for calciumbindende proteiner.
Disse "EF-hånd" topologiske motiver repræsenterer en slags supersekondære strukturer; er bundet til hinanden i hvert globulært domæne af en region med stor fleksibilitet, og i hver af dem er der et bindingssted for Ca ++, hvilket giver 4 steder i alt for hvert calmodulinmolekyle.
Bindingen af positivt ladede calciumioner muliggøres ved tilstedeværelsen af aminosyrerester med negativt ladede sidekæder på de calciumbindende steder i calmodulin. Disse rester er tre aspartater og en glutamat..
Alle de funktioner, der hidtil er kendt for calmodulin, er indrammet inden for en gruppe af handlinger, der fremmes af stigningerne i cytosolisk calcium produceret ved dets indgang fra det ekstracellulære rum eller dets udgang fra de intracellulære aflejringer: mitokondrier og endoplasmatisk retikulum.
Mange af virkningerne af calcium udføres af denne ion ved at virke direkte på dets målproteiner, som kan have forskellige typer og funktioner. Nogle af disse proteiner kan ikke påvirkes direkte, men kræver calcium for at binde til calmodulin, og det er dette kompleks, der virker på det protein, der er påvirket af ionen..
Disse målproteiner siges at være afhængige af calcium-calmodulin og inkluderer dusinvis af enzymer, såsom proteinkinaser, proteinphosphataser, nukleotidcyklaser og phosphodiesteraser; alle involveret i et utal af fysiologiske funktioner, herunder:
- Metabolisme
- Partikeltransport
- Visceral mobilitet
- Sekretionen af stoffer
- Befrugtning af æggene
- Genekspression
- Celleproliferation
- Den strukturelle integritet af celler
- Intercellulær kommunikation osv.
Blandt de calmodulinafhængige proteinkinaser er: myosin let kæde kinase (MLCK), phosphorylase kinase og Ca ++ / calmodulin kinaser I, II og III.
Således "kodes" den information, der kodes af calciumsignaler (forøgelse eller formindskelse af dens intracellulære koncentration) af dette og andre calciumbindende proteiner, der omdanner signalerne til biokemiske ændringer; Med andre ord er calmodulin et mellemprotein i calciumafhængige signalprocesser.
Calmodulin er et meget alsidigt protein, da dets "mål" proteiner er meget forskellige i form, sekvens, størrelse og funktion. Da det er et protein, der fungerer som en “sensor” for calciumioner, afhænger dets virkningsmekanisme af de ændringer, der induceres i dets struktur og / eller konformation, når det først er bundet til fire af disse ioner..
Dens virkningsmekanismer kan eksemplificeres ved kort at gennemgå dets deltagelse i et par fysiologiske processer såsom sammentrækning af visceral glat muskulatur og tilpasning til lugt, der lider af hårcellerne i den lugtende slimhinde i næsen..
Skelet- og hjertemuskulaturkontraktion udløses, når stigningen i cytosolisk Ca ++ når niveauer over 10-6 mol / l, og denne ion binder til troponin C, som gennemgår allosteriske ændringer, der påvirker tropomyosin. Til gengæld bevæger tropomyosin sig og eksponerer dets myosinbindende steder i actin, hvilket resulterer i, at den kontraktile proces udløses.
Troponin C findes ikke i glat muskulatur, og stigningen i Ca ++ over det angivne niveau fremmer dets binding til calmodulin. Ca-calmodulin-komplekset aktiverer myosin let kæde kinase (MLCK), som igen fosforylerer denne lette kæde, aktiverer myosin og udløser den kontraktile proces..
Forøgelsen i Ca ++ sker gennem dens indtrængning udefra eller dens udgang fra det sarkoplasmatiske retikulum ved virkningen af inositoltriphosphat (IP3) frigivet af phospholipase C i kaskaden aktiveret af receptorer koblet til Gq-protein. Afslapning opstår, når Ca ++, ved hjælp af transportører, fjernes fra cytosolen og vender tilbage til dets oprindelsessteder.
En vigtig forskel mellem begge typer af sammentrækning er, at i stribede muskler (hjerte- og skelet) Ca ++ inducerer allosteriske ændringer ved binding til dets protein, troponin, mens ændringer i Ca-calmodulin i glatte muskler er kovalente og involverer fosforylering af myosin.
Derfor, når handlingen af Ca ++ er afsluttet, kræves deltagelse af et andet enzym for at fjerne det fosfat, der tilsættes af kinasen. Dette nye enzym er myosin let kæde phosphatase (MLCP), hvis aktivitet ikke afhænger af calmodulin, men er reguleret af andre veje.
I virkeligheden ophører den kontraktile proces med glat muskulatur ikke fuldstændigt, men graden af sammentrækning forbliver på et mellemniveau som et resultat af balancen mellem begge enzymer, MLCK kontrolleret af Ca ++ og calmodulin og MLCP underkastet anden reguleringskontrol.
Den lugtende fornemmelse udløses, når olfaktoriske receptorer placeret i cilierne i celler placeret på overfladen af den olfaktoriske slimhinde aktiveres..
Disse receptorer er koblet til et heterotrimert G-protein kendt som "Golf" (olfaktorisk G-protein), som har tre underenheder: "αolf", "ß" og "γ".
Når olfaktoriske receptorer aktiveres som reaktion på en lugt, dissocieres underenhederne af dette protein, og "aolf" -enheden aktiverer enzymet adenylcyclase, hvilket producerer cyklisk adenosinmonophosphat (cAMP)..
CAMP aktiverer CNG-lignende kanaler (aktiveret af cykliske nukleotider) for calcium og natrium. Disse ioner kommer ind i cellen, depolariserer den og forårsager initiering af handlingspotentialer, hvis frekvens vil bestemme intensiteten af lugt..
Det calcium, der kommer ind, som har tendens til at depolarisere cellen, har en antagonistisk virkning af negativ feedback, noget senere, ved at binde sig til calmodulin og mellem dem lukke kanalen og eliminere den depolariserende stimulus, selvom den lugtende stimulus vedvarer. Dette kaldes sensortilpasning.
Planter reagerer også på forskelle i den intracellulære koncentration af calciumioner gennem proteinet calmodulin. I disse organismer deler calmoduliner mange strukturelle og funktionelle egenskaber med deres kolleger i dyr og gær, selvom de adskiller sig i nogle funktionelle aspekter..
For eksempel binder calmodulin i planter til korte peptidsekvenser i deres målproteiner, hvilket inducerer strukturelle ændringer, der ændrer deres aktiviteter som reaktion på interne variationer i calcium..
I hvilket omfang calmodulin styrer processer, der er analoge med dem, der forekommer hos dyr i planter, er noget, der stadig er et diskussionsspørgsmål i dag..
Endnu ingen kommentarer