Calmodulin är en term som kommer att betyda "kalciummodulerat protein", och hänvisar till ett litet intracellulärt protein som har egenskapen att binda till kalciumjonen (Ca ++) och att förmedla många av dess intracellulära verkningar. Ordets ursprung kommer från kombinationen av de engelska orden "kalcium", "modulerat" och "protein" som, när de sätts ihop, härstammar från KALKcium MODULated proteI.
Bland mineralämnena som blir en del av djurorganismernas sammansättning är kalcium följt av fosfor överlägset det mest förekommande eftersom ben bildas genom avsättning i dess matris av stora mängder mineralsalter bildade av denna jon.
Naturligtvis är dessa mineralsalter av kalcium väsentliga för sammansättning och konformation av skelettsystemet hos ryggradsdjur, men det är den joniserade formen av kalcium (Ca ++) i lösning i kroppsvätskor som får en relevant fysiologisk betydelse för livet av djur. organismer.
Denna katjon, med två överskott av positiva elektriska laddningar i sin struktur, kan fungera som en strömbärare genom att röra sig genom cellmembranet och modifiera dess nivå av elektrisk potential i många av de exciterande cellerna i kroppen, främst i hjärtmuskeln..
Men av större fysiologisk relevans är det faktum att många cellulära reglerande reaktioner som utlöses av externa stimuli, såsom neurotransmittorer, hormoner eller andra fysiska eller biokemiska faktorer, är arter av metaboliska kaskader där flera proteiner sekventiellt deltar, varav några är enzymer som kräver kalcium för aktivering eller inaktivering.
I dessa fall sägs det att kalcium fungerar som en andra budbärare i en metabolisk kaskad avsedd att ha ett slutresultat som skulle bli som det cellulära svaret som är nödvändigt för att tillfredsställa ett behov som detekteras på en annan nivå som skiljer sig från den för själva cellen, och att det kräver henne just det svaret.
Kalcium kan verka direkt på sitt biokemiska mål för att påverka dess aktivitet, men det kräver ofta deltagande av ett protein som det måste binda för att utöva sin effekt på det eller de proteiner som ska modifieras. Calmodulin är ett av dessa mediatorproteiner.
Artikelindex
Kalmodulin, mycket allestädes närvarande, eftersom det uttrycks i nästan alla celltyper av eukaryota organismer, är ett litet surt protein med en molekylvikt på cirka 17 kDa, vars struktur är mycket konserverad bland arter..
Det är ett monomert protein, det vill säga det består av en enda polypeptidkedja, som vid sina ändar tar formen av globulära domäner förenade med en alfa-helix. Varje globdomän har två motiv som kallas EF-handen. EF hand) som är typiska för kalciumbindande proteiner.
Dessa "EF-hand" topologiska motiv representerar ett slags supersekondära strukturer; är länkade till varandra, i varje globulär domän, av en region med stor flexibilitet och i var och en av dem finns ett bindningsställe för Ca ++, vilket ger 4 platser totalt för varje kalmodulinmolekyl.
Bindningen av positivt laddade kalciumjoner möjliggörs genom närvaron av aminosyrarester med negativt laddade sidokedjor vid kalmodulinets kalciumbindningsställen. Dessa rester är tre aspartater och ett glutamat..
Alla de funktioner som hittills är kända för kalmodulin är inramade inom en grupp åtgärder som främjas av ökningarna av cytosoliskt kalcium producerat av dess inträde från det extracellulära utrymmet eller dess utgång från de intracellulära avlagringarna: mitokondrier och endoplasmatiskt retikulum.
Många av verkningarna av kalcium utförs av denna jon genom att verka direkt på dess målproteiner, som kan ha olika typer och funktioner. Vissa av dessa proteiner kan inte påverkas direkt, men kräver kalcium för att binda till kalmodulin och det är detta komplex som verkar på det protein som påverkas av jonen..
Dessa målproteiner sägs vara beroende av kalcium-kalmodulin och innefattar dussintals enzymer, såsom proteinkinaser, proteinfosfataser, nukleotidcyklas och fosfodiesteraser; alla involverade i en myriad av fysiologiska funktioner inklusive:
- Ämnesomsättning
- Partikeltransport
- Visceral rörlighet
- Utsöndringen av ämnen
- Befruktning av ägglossningarna
- Genexpression
- Cellproliferation
- Den strukturella integriteten hos celler
- Intercellulär kommunikation, etc..
Bland de kalmodulinberoende proteinkinaserna finns: myosin lätt kedjekinas (MLCK), fosforylas-kinas och Ca ++ / kalmodulinkinaser I, II och III.
Således kodas informationen av kalciumsignaler (ökning eller minskning av dess intracellulära koncentration) av detta och andra kalciumbindande proteiner, som omvandlar signalerna till biokemiska förändringar; Med andra ord är kalmodulin ett mellanprotein i kalciumberoende signalprocesser.
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" för kalciumjoner beror dess verkningsmekanism på de förändringar som induceras i dess struktur och / eller konformation när det binder till fyra av dessa joner..
Dess verkningsmekanismer kan exemplifieras genom att kort granska dess deltagande i ett par fysiologiska processer såsom sammandragning av visceral glatt muskulatur och anpassning till lukt som leds av hårcellerna i luktslemhinnan i näsan..
Skelett- och hjärtmuskelkontraktion utlöses när ökningen av cytosolisk Ca ++ når nivåer över 10-6 mol / l och denna jon binder till troponin C, som genomgår allosteriska förändringar som påverkar tropomyosin. I sin tur rör sig tropomyosin och exponerar sina myosinbindande ställen i aktin, vilket resulterar i att den kontraktila processen utlöses.
Troponin C existerar inte i glatt muskulatur, och ökningen av Ca ++ över den angivna nivån främjar dess bindning med kalmodulin. Ca-calmodulinkomplexet aktiverar myosin lätt kedjekinas (MLCK), som i sin tur fosforylerar denna lätta kedja, aktiverar myosin och utlöser den sammandragna processen..
Ökningen i Ca ++ sker genom dess inträde från utsidan eller dess utgång från det sarkoplasmatiska retikulumet genom inositoltrifosfat (IP3) som frigörs av fosfolipas C i kaskaden aktiverad av receptorer kopplade till Gq-protein. Avkoppling inträffar när Ca ++, av transportörernas verkan, avlägsnas från cytosolen och återvänder till dess ursprungssidor.
En viktig skillnad mellan båda typerna av sammandragning är att i strimmiga muskler (hjärt- och skelett) Ca ++ inducerar allosteriska förändringar genom att binda till dess protein, troponin, medan i släta muskler är de förändringar som Ca-calmodulin producerar kovalenta och involverar fosforylering av myosin.
Därför, när handlingen av Ca ++ har avslutats, krävs deltagande av ett annat enzym för att avlägsna det fosfat som tillsätts av kinaset. Detta nya enzym är myosin lätt kedjefosfatas (MLCP) vars aktivitet inte beror på kalmodulin, men regleras av andra vägar..
I själva verket upphör inte den sammandragna processen med glatt muskulatur helt, men graden av sammandragning förblir på en mellannivå som ett resultat av balansen mellan båda enzymernas verkan, MLCK kontrollerad av Ca ++ och kalmodulin, och MLCP andra reglerade kontroller.
Den luktande känslan utlöses när olfaktoriska receptorer som är belägna i cilierna hos celler som ligger på ytan av olfaktorisk slemhinna aktiveras..
Dessa receptorer är kopplade till ett heterotrimert G-protein känt som "Golf" (olfaktoriskt G-protein), som har tre underenheter: "αolf", "ß" och "γ".
När olfaktoriska receptorer aktiveras som svar på en lukt, dissocieras underenheterna av detta protein och "aolf" -underenheten aktiverar enzymet adenylcyklas och producerar cykliskt adenosinmonofosfat (cAMP)..
CAMP aktiverar CNG-liknande kanaler (aktiveras av cykliska nukleotider) för kalcium och natrium. Dessa joner kommer in i cellen, depolariserar den och orsakar initiering av åtgärdspotentialer vars frekvens kommer att bestämma luktens intensitet..
Det kalcium som kommer in, som tenderar att depolarisera cellen, har en antagonistisk effekt av negativ återkoppling, något senare, genom att binda till kalmodulin och mellan dem stänga kanalen och eliminera den depolariserande stimulansen, även om den luktiga stimulansen kvarstår. Detta kallas sensoranpassning.
Växter svarar också på skillnader i den intracellulära koncentrationen av kalciumjoner genom proteinet kalmodulin. I dessa organismer delar kalmoduliner många strukturella och funktionella egenskaper med sina motsvarigheter hos djur och jäst, även om de skiljer sig åt i vissa funktionella aspekter..
Till exempel binder kalmodulin i växter till korta peptidsekvenser i sina målproteiner, vilket inducerar strukturella förändringar som förändrar deras aktiviteter som svar på interna variationer i kalcium..
I vilken utsträckning kalmodulin kontrollerar processer som är analoga med de som förekommer hos djur i växter är något som förblir en diskussionsfråga idag..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.