Kaltsiumpumba funktsioonid, tüübid, struktuur ja töö



The kaltsiumpump See on valgu iseloomuga struktuur, mis vastutab kaltsiumi transportimise eest rakumembraanide kaudu. See struktuur sõltub ATP-st ja seda peetakse ATPaasi tüüpi valguks, mida nimetatakse ka Ca-ks2+-ATPaas.

Ca2+-ATPaasi leitakse kõigis eukarüootsete organismide rakkudes ja need on rakus kaltsiumi homöostaasi jaoks olulised. See valk teostab primaarset aktiivset transporti, kuna kaltsiumimolekulide liikumine on vastuolus selle kontsentratsiooni gradiendiga.

Indeks

  • 1 Kaltsiumpumba funktsioonid
  • 2 tüüpi
  • 3 Struktuur
    • 3.1 PMCA pump
    • 3.2 SERCA pump
  • 4 Töömehhanism
    • 4.1 SERCA pumbad
    • 4.2 PMCA pumbad
  • 5 Viited

Kaltsiumpumba funktsioonid

Ca2+ See täidab rakus olulisi rolle, seega on nende reguleerimine nende jaoks hädavajalik selle nõuetekohaseks toimimiseks. Sageli tegutseb ta teise sõnumitoojana.

Ekstratsellulaarsetes ruumides Ca kontsentratsioon2+ see on umbes 10 000 korda suurem kui rakkude sees. Selle iooni kontsentratsiooni suurenemine raku tsütoplasmas vallandab mitmeid vastuseid, nagu lihaste kontraktsioonid, neurotransmitterite vabanemine ja glükogeeni lagunemine.

Nende ioonide rakkudest ülekandmiseks on mitmeid viise: passiivne transport (mittespetsiifiline väljund), ioonkanalid (liikumine selle elektrokeemilise gradiendi kasuks), sekundaarne aktiivne transport anti-anti-tüüpi (Na / Ca) ja esmane aktiivne transport pumpaga. sõltub ATP-st.

Erinevalt teistest Ca nihkumise mehhanismidest2+, pump töötab vektorvormis. See tähendab, et ioon liigub ainult ühes suunas, nii et see toimib ainult nende väljasaatmise teel.

Rakk on väga tundlik Ca kontsentratsiooni muutuste suhtes2+. Sellise märgatava erinevuse esitamisel ekstratsellulaarse kontsentratsiooniga on seetõttu oluline taastada normaalsed tsütosoolitasemed tõhusalt.

Tüübid

Kirjeldatud on kolme Ca tüüpi2+-ATPaasid loomade rakkudes vastavalt nende asukohale rakkudes; pumbad, mis asuvad plasmamembraanis (PMCA), endoplasmaatilises võrgus ja tuumamembraanis (SERCA) asuvad pumbad ning Golgi aparaadi (SPCA) membraanis leiduvad pumbad..

SPCA pumbad transpordivad ka Mn ioone2+ mis on Golgi aparaadi maatriksi erinevate ensüümide kofaktorid.

Pärmirakud, teised eukarüootsed organismid ja taimerakud sisaldavad teisi Ca tüüpi2+-ATPasas on väga eriline.

Struktuur

PMCA pump

Plasma membraanis leidsime aktiivse anti-partitilise Na / Ca transpordi, vastutades märkimisväärse koguse Ca \ t2+ rakkudes puhkeolekus ja aktiivsuses. Enamikus puhkeasendis rakkudes on kaltsiumi transportimise eest vastutav PMCA pump.

Need valgud koosnevad umbes 1200 aminohappest ja neil on 10 transmembraanset segmenti. Tsütosoolis on neli peaühikut. Esimene üksus sisaldab amino-terminaalset rühma. Teisel on põhiomadused, mis võimaldavad seostuda happega aktiveerivate fosfolipiididega.

Kolmandas üksuses on katalüütilise funktsiooni omav asparagiinhape ja selle fluorestseiinisototsüanaadi sidumisribast "allavoolu" ATP sidumisdomeenis.

Neljandas üksuses on kaltoduliiniga seondumise domeen, teatud kinaaside (A ja C) äratundmiskohad ja Ca sidumisribad.2+ allosteeriline.

SERCA pump

SERCA pumbad leiduvad suurtes kogustes lihasrakkude sarkoplasmaatilises retikulus ja nende aktiivsus on seotud lihaste liikumise tsükli kokkutõmbumisega ja lõdvestumisega. Selle ülesandeks on Ca-de transport2+ raku tsütosoolist retikululi maatriksisse.

Need valgud koosnevad ühest polüpeptiidahelast, millel on 10 transmembraanset domeeni. Selle struktuur on põhimõtteliselt sama mis PMCA valkude struktuur, kuid erineb sellest, et neil on tsütoplasmas ainult kolm ühikut, kusjuures aktiivne sait on kolmandas üksuses..

Selle valgu toimimine nõuab ioonide transportimisel koormuse tasakaalu. Kaks Ca2+ (hüdrolüüsitud ATP-ga) nihutatakse tsütosoolist retikulumi maatriksisse väga kõrge kontsentratsioonigradienti vastu.

See transport toimub antiportiliselt, kuna samal ajal on kaks H+ need suunatakse maatriksi tsütosooli.

Töömehhanism

SERCA pumbad

Transpordimehhanism on jagatud kaheks osaks E1 ja E2. E1 seondumiskohtades, millel on Ca suhtes kõrge afiinsus2+ need on suunatud tsütosooli suunas. E2-s on sidumissaidid suunatud retikululi luumeni suunas, millel on madal afiinsus Ca suhtes2+. Kaks Ca iooni2+ liituda pärast ülekannet.

Ca liitumise ja üleviimise ajal2+, esinevad konformatsioonilised muutused, sealhulgas valgu M domeeni avamine, mis on tsütosooli suunas. Seejärel liidetakse ioonid kergemini nimetatud domeeni kahte sidumissaiti.

Kahe Ca iooni liit2+ soodustab valgu struktuurseid muutusi. Nende hulgas on teatud domeenide (domeen A), mis reorganiseerib pumba ühikud, pööramine, võimaldades avanemist võrgusilma maatriksi suunas ioonide vabastamiseks, mis on sidumissaitides sidumispiirkondades vähenenud..

H-prootonid+ ja veemolekulid stabiliseerivad Ca sidumissaiti2+, põhjustades domeeni A pöörlemist tagasi oma algse olekusse, sulgedes juurdepääsu endoplasmaatilisele retikulumile.

PMCA pumbad

Seda tüüpi pumbad on leitud kõigis eukarüootsetes rakkudes ja vastutavad Ca väljasaatmise eest2+ rakuvälise ruumi suunas, et säilitada rakkudes stabiilne kontsentratsioon.

Selles valgus transporditakse Ca-ioon2+ hüdrolüüsitud ATP abil. Transport on reguleeritud tsütoplasmas sisalduva kaltoduliini valgu tasemega.

Ca kontsentratsiooni suurendamisega2+ tsütosool, suurendab kaltsiumiioonidega seonduvat kaltoduliini taset. Ca-kompleks2+-Seejärel monteeritakse kalmoduliin PMCA pumba kinnituskohta. Pumbas toimub konformatsiooniline muutus, mis võimaldab avausel rakuvälise ruumi kokku puutuda.

Kaltsiumiioonid vabanevad, taastades normaalse taseme rakus. Järelikult on Ca-kompleks2+-Kalmoduliin demonteeritakse, tagades pumba konformatsiooni algsele olekule.

Viited

  1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Kaltsiumipumbad tervises ja haigustes. Füsioloogilised ülevaated, 89(4), 1341-1378.
  2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Kaltsiumpumbad: kaltsiumi transmembraani transpordi struktuur ja mehhanism. Praegune arvamus keemilise bioloogia valdkonnas, 4(2), 152-161.
  3. Devlin, T. M. (1992). Biokeemia õpik: kliiniliste korrelatsioonidega.
  4. Latorre, R. (toim.). (1996). Biofüüsika ja raku füsioloogia. Sevilla ülikool.
  5. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollekulaarne rakubioloogia. Macmillan.
  6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). Inimese füsioloogia: meditsiini alus. Elsevier Hispaania.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokeemia. Ed. Panamericana Medical.