Struktura kalmodulina, funkcije in mehanizem delovanja

Kalmodulin To je izraz, ki pomeni "kalcij -momoduliran protein" in se nanaša na majhen medcelični protein, ki je lastnik lastnosti kalcijevega iona (Ca ++) in posreduje številne njegove znotrajcelične delovanja. Izvor besede je rojen iz kombinacije angleških besed "kalcij", "moduliranega" in "beljakovin", ki izhaja ApnoCium ModulAted protetaV.

Med mineralnimi elementi, ki so del ustave živalskih organizmov, se kalcij, ki mu sledi fosfor, se veliko razlikuje od najpogostejše ion.

Shema kalmodulina in njena mesta kalcija (vir: PDB [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Seveda so te kalcijeve mineralne soli bistvene za ustavo in konformacijo skeletnega sistema vretenčarjev, vendar je ionizirana oblika kalcija (Ca ++) v raztopini v telesnih tekočinah, ki postane fiziološki pomen, ki je pomemben za življenje življenja Življenje organizmov.

Ta kation z dvema pozitivnima električnimi naboji v svoji strukturi lahko deluje kot trenutni transporter, ko se premika skozi celično membrano in spremeni raven električnega potenciala v mnogih vznemirljivih celicah telesa, predvsem v srčni mišici.

Toda večje fiziološke pomembnosti je dejstvo, da so številne celične regulativne reakcije, ki jih sprožijo zunanji dražljaji, kot so nevrotransmiterji, hormoni ali drugi fizični ali biokemični dejavniki, vrsta presnovnih slapov, pri katerih je več beljakovin zaporedno, od katerih so nekateri encimi, ki so encimi, ki so encimi, ki so encimi ki so encimi, ki so encimi, potrebujejo kalcij za aktivacijo ali inaktivacijo.

Nato v teh primerih pravi, da kalcij deluje kot drugi glasnik v presnovnem slapu, katerega cilj je končni rezultat, ki bi postal potreben odziv celic, da bi zadovoljil potrebo, odkrito na drugi ravni, ki ni sama celica, in to zahteva od nje ta poseben odgovor.

Kalcij lahko deluje neposredno na svoj biokemični cilj, da vpliva na njeno aktivnost, vendar pogosto zahteva sodelovanje beljakovin, s katerim mora biti združen, da lahko vpliva na beljakovine, da se spremeni. Kalmodulin je eden tistih posredovalnih beljakovin.

[TOC]

Struktura

Kalmodulin, velike vseprisotnosti, saj je izražen v skoraj vseh celicah evkariontskih organizmov, je majhen kisli protein približno 17 kDa molekulske mase, katerega struktura je med vrstami izjemno ohranjena.

Vam lahko služi: ionski kanali: struktura, funkcije, vrste

To je monomerni protein, torej ga tvori ena polipeptidna veriga, ki na koncih sprejme obliko krogličnih domen, ki jih združuje alfa propeler. Vsaka kroglasta domena ima dva razloga, znana kot EF Hand (iz angleščine Ef Roka), ki so značilni za beljakovine, ki se vežejo na kalcij.

Kalmodulin, povezan s kalcijevimi ioni (vir: webridge [cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Ti topološki motivi "EF" predstavljajo nekakšne strukture Supersecundaria; Med seboj so v vsaki kroglični domeni povezani z območjem velike fleksibilnosti in v vsaki od njih je mesto za križišče za Ca ++, ki skupaj vrže 4 mesta za vsako molekulo kalmodulina.

Zveza kalcijevih ionov s pozitivno obremenitvijo je mogoča zaradi prisotnosti aminokislinskih odpadkov s stranskimi verigami, ki se negativno napolnijo na mestih kalcijevega sindikata kalcija kalcija kalcija. Ta odpadki so trije asparti in glutamat.

Funkcije kalmodulina

Vse doslej znane funkcije kalmodulina so uokvirjene v skupino dejanj, ki jih spodbuja povečanje citosolnega kalcija, ki ga proizvaja vhod iz zunajceličnega prostora ali izhod iz znotrajceličnih nahajališč: mitohondriji in endoplazmični retikulum.

Številne kalcijeve akcije izpolnjujejo ta ion, ki deluje neposredno na njene bele beljakovine, ki so lahko raznolike narave in funkcij. Na nekaterih od teh beljakovin ni mogoče neposredno vplivati, vendar zahteva, da se kalcij pridruži kalmodulinu in prav ta kompleks deluje na beljakovine, na katerega vpliva ion.

Od teh belih beljakovin, ki so odvisni od kalcijevega-kalmodulina, in med njimi na desetine encimov, kot so beljakovine, proteinfosfaza, nukleotidne ciklase in fosfodiesteraze; Vsi vključeni v nešteto fizioloških funkcij, ki vključujejo:

- Metabolizem

- Prevoz delcev

- Visceralna mobilnost

- Izločanje snovi

- Oploditev ovule

- Genetska ekspresija

- Razmnoževanje celic

- Strukturna celovitost celic

- Medcelična komunikacija itd.

Navajajo med beljakovinami, odvisnimi od kalmodulina: lahka verižna cinaza miozina (MLCK), fosforilaza Cimase in Ca ++/kalmodulin cinasas I, II in III.

Tako so informacije, ki jih kodirajo kalcijevi signali (povečanje ali zmanjšanje njene medcelične koncentracije), "dešifrira" s tem in drugimi beljakovinami kalcijeve unije, zaradi česar signali biokemične spremembe; Z drugimi besedami, kalmodulin je posredniški protein v signalnih procesih, odvisnih od kalcija.

Lahko vam služi: Glut 2: Značilnosti, struktura, funkcije

Mehanizem delovanja

Kalmodulin je zelo vsestranski protein, saj so njeni "ciljni" proteini bistveno raznoliki v obliki, zaporedju, velikosti in funkciji. Ker gre za beljakovine, ki deluje kot "senzor" kalcijevih ionov, je njen mehanizem delovanja odvisen od sprememb, ki jih povzroči struktura in/ali konformacije, ko se pridruži štirim od teh ionov.

Njegove mehanizme delovanja je mogoče prikazati tako, da na kratko pregledamo njihovo udeležbo v nekaj fizioloških procesih, kot sta krčenje visceralnih gladkih mišic in prilagajanje vonjem, ki jih utrpijo nosne celice olfaktorne sluznice v nosu.

Kalmodulin in krčenje gladkih mišic

Struktura mostov miozina in kalmodulina v mikrovezniških aktih. Vir: Jeffrey W. Rjava, c. James McKnight [CC by (https: // createCommons.Org/licence/by/3.0)]

Krčenje skeletnih in srčnih mišic se sproži, ko povečanje citosolnega Ca ++ doseže ravni nad 10-6 mol/L in se ta ion veže na troponin C, ki se spremeni v osterične, ki vplivajo na tropomiozin. Tropomiozin se premika in razkrije na spletnih mestih Unije z miozinom, kar izhaja, da kontraktilni postopek sproži.

V gladki mišici ni troponina C, povečanje Ca ++ nad navedeno raven pa spodbuja njegovo zvezo s kalmodulinom. CA-CALMODULIN KOMPLEMBA, ki deluje na svetlo verižno miozin (MLCK), ki posledično fosforilira v to svetlobno verigo, aktivira miozin in sproži kontraktilni postopek.

Povečanje Ca ++ je podano s svojim vhodom od zunaj ali izstopa iz sarkoplazemskega retikuluma z delovanjem inozitol trifosfata (IP3), ki ga sprosti fosfolipaza C v slapu, ki ga aktivira GQ protein, povezan z beljakovinami. Sprostitev se zgodi, ko se Ca ++ s prevoznim dejanjem odstrani iz citosola in se vrne na svoja mesta.

Pomembna razlika med obema vrstama krčenja je, da v strogih mišicah (srčnih in skeletnih) Ca ++ povzroči alesterične spremembe, ko se pridruži njenemu beljakovine pomeni fosforilacijo miozina.

Zato je, ko je dejanje Ca ++ končano, potrebna udeležba drugega encima, ki odstrani fosfat, ki ga doda CINASA. Ta novi encim je fosfataza lahke verige miozina (MLCP), katere aktivnost ni odvisna od kalmodulina, ampak ga urejajo druge ceste.

Pravzaprav kontraktilni proces gladkih mišic ne preneha, vendar se stopnja krčenja vzdržuje na vmesni ravni, kar ima za posledico ravnovesje delovanja obeh encimov, MLCK, ki ga nadzirata Ca ++ in kalmodulina, in MLCP, predloženo drugim regulativni nadzor.

Vam lahko služi: pachyne

Prilagoditev v olfaktornih senzorjih

Občutek vonja se sproži, ko se aktivirajo vohalni receptorji, ki se nahajajo v ciliji celic, ki se nahajajo na površini vohalne sluznice.

Ti receptorji so povezani s heterotrofnim G proteinom, znanim kot "golf" (G olfaktorski protein), ki ima tri podenote: "αolf", "ß" in "γ".

Ko se olfaktorski receptorji aktivirajo kot odziv na vonj, se podenote tega proteina disociirajo in podenota "αolf" aktivira encim adenilciklaze, ki proizvaja adenozin ciklični monofosfat (AMPC).

AMPC aktivira kanale tipa CNG (aktivirajo ciklični nukleotidi) za kalcij in natrij. Ti ioni vstopijo v celico, jo depolarizirajo in povzročajo začetek akcijskih potencialov, katerih frekvenca bo določila intenzivnost vonja.

Kalcij, ki vstopi, ki se ponavadi depolarizira celico, ima antagonistični učinek negativnih povratnih informacij, nekoliko kasneje, tako. Temu pravimo prilagoditev senzorja.

Kalmodulin v rastlinah

Rastline se odzivajo tudi na medcelične razlike v koncentraciji od kalcijevih ionov s pomočjo kalmodulinskih beljakovin. V teh organizmih imajo kalmodulini številne strukturne in funkcionalne značilnosti s svojimi kolegi pri živalih in kvasovkah, čeprav se v nekaterih funkcionalnih vidikih razlikujejo.

Na primer, kalmodulin v rastlinah se v svojih belih beljakovinah pridruži kratkim peptidnim sekvencam, kar povzroči strukturne spremembe, ki spreminjajo njihove dejavnosti kot odgovor na notranje variacije kalcija.

V kolikšni meri se kalmodulin nadzoruje v rastlinah, analognih procesih, ki se jim pojavljajo pri živalih, je nekaj, kar je še danes predmet razprave.

Reference

1. Brenner B: Musculatur, v: Fiziologija, 6. izd; R Klinke in sod. (Eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
2. Ganong WF: Molekularna osnova medicinske fiziologije, v: V: Pregled medicinske fiziologije, 25. izd. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
3. Guyton AC, Hall JI: Uvod v endokrinologijo, v: Učbenik medicinske fiziologije, 13. ed, Ac Guyton, Je Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
4. Kaup UB, Müller F: Olfactorisches sistem, v: Physiologie, 4. izd; P DEETJEN et al (eds). München, Elsevier GmbH, Urban & Fischer, 2005.
5. Korbmacher C, Greger R, Brenner B, Silbernagl S: Die Zelle als Grundabaustein, v: Fiziologija, 6. izd; R Klinke in sod. (Eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
6. Zielinski, r. In. (1998). Kalmodulin in beljakovine, ki vežejo kalmodulin v rastlinah. Letni pregled biologije rastlin, 49 (1), 697–725.