Kalcio siurblio funkcijos, tipai, struktūra ir veikimas



The kalcio siurblys Tai baltymų pobūdžio struktūra, atsakinga už kalcio transportavimą per ląstelių membranas. Ši struktūra priklauso nuo ATP ir yra laikoma ATPazės tipo baltymu, dar vadinamu Ca2+-ATPazė.

Ca2+-ATPazė randama visose eukariotinių organizmų ląstelėse ir yra būtina kalcio homeostazei ląstelėje. Šis baltymas vykdo pirminį aktyvų transportavimą, nes kalcio molekulių judėjimas prieštarauja jo koncentracijos gradientui.

Indeksas

  • 1 Kalcio siurblio funkcijos
  • 2 tipai
  • 3 Struktūra
    • 3.1 Siurblys PMCA
    • 3.2 SERCA siurblys
  • 4 Veikimo mechanizmas
    • 4.1 SERCA siurbliai
    • 4.2 PMCA siurbliai
  • 5 Nuorodos

Kalcio siurblio funkcijos

Ca2+ Jis atlieka svarbų vaidmenį ląstelėje, todėl jo reguliavimas jų viduje yra esminis jo tinkamam veikimui. Dažnai jis veikia kaip antrasis pasiuntinys.

Ekstraceliulinėse erdvėse Ca koncentracija2+ jis yra maždaug 10 000 kartų didesnis nei ląstelių viduje. Šio jono koncentracijos padidėjimas ląstelių citoplazmoje sukelia keletą atsakų, tokių kaip raumenų susitraukimai, neurotransmiterio išsiskyrimas ir glikogeno skaidymas.

Yra keletas būdų, kaip perkelti šiuos jonus iš ląstelių: pasyvus transportavimas (nespecifinis išėjimas), jonų kanalai (judėjimas elektrocheminio gradiento naudai), antrinis aktyvus antiportinio tipo pervežimas (Na / Ca) ir pirminis aktyvus transportavimas su siurbliu. priklauso nuo ATP.

Skirtingai nuo kitų Ca perkėlimo mechanizmų2+, siurblys veikia vektoriaus formoje. Tai reiškia, kad jonas juda tik viena kryptimi, kad jis veiktų tik juos pašalindamas.

Ląstelė yra labai jautri Ca koncentracijos pokyčiams2+. Taigi, pateikiant tokį ryškų skirtumą su jo ekstraląsteline koncentracija, svarbu veiksmingai atkurti normalų citozolinį kiekį.

Tipai

Aprašyti trys Ca tipai2+-ATPazės gyvūnų ląstelėse pagal jų vietą ląstelėse; siurbliai, esantys plazmos membranoje (PMCA), tie, kurie yra endoplazminiame tinkle ir branduolinėje membranoje (SERCA), ir tie, kurie randami Golgi aparato (SPCA) membranoje..

SPCA siurbliai taip pat transportuoja Mn jonus2+ kurie yra įvairių Golgi aparato matricos fermentų kofaktoriai.

Mielių ląstelės, kiti eukariotiniai organizmai ir augalų ląstelės yra kitų tipų Ca2+-ATPasas labai ypatingas.

Struktūra

PMCA siurblys

Plazminėje membranoje nustatėme aktyvų antiseptinį Na / Ca transportą, atsakingą už didelį Ca kiekį.2+ ląstelėse po poilsio ir aktyvumo. Daugelyje likusių ląstelių atsakingas už kalcio transportavimą į išorę yra PMCA siurblys.

Šie baltymai susideda iš maždaug 1200 aminorūgščių ir turi 10 transmembraninių segmentų. Cytosolyje yra 4 pagrindiniai vienetai. Pirmajame vienete yra amino terminalo grupė. Antrasis turi pagrindines charakteristikas, leidžiančias jam prisijungti prie rūgščių aktyvuojančių fosfolipidų.

Trečiajame vienete yra asparto rūgštis, turinti katalitinę funkciją, ir "žemyn" šio fluorescencinio izotocianato rišimo juosta ATP surišimo domene.

Ketvirtajame vienete yra domenas, jungiantis su kalmodulinu, tam tikrų kinazių atpažinimo vietomis (A ir C) ir Ca jungiamosiomis juostomis.2+ allosterinis.

SERCA siurblys

SERCA siurbliai dideli kiekiai randami raumenų ląstelių sarkoplazminiame tinkle ir jų aktyvumas yra susijęs su raumenų judėjimo ciklo susitraukimu ir atsipalaidavimu. Jo funkcija yra pernešti Ca2+ nuo ląstelės citozolio iki tinklelio matricos.

Šie baltymai susideda iš vienos polipeptidinės grandinės su 10 transmembraninių domenų. Jo struktūra iš esmės yra tokia pati kaip ir PMCA baltymų struktūra, tačiau skiriasi tuo, kad citoplazmoje yra tik trys vienetai, o aktyvi vieta yra trečiojo vieneto..

Šio baltymo veikimui reikalingas apkrovos balansas transportuojant jonus. Du Ca2+ (iš hidrolizuotos ATP) iš citozolio perkeltas į tinklainės matricą, palyginti su labai didele koncentracijos gradientu.

Šis transportavimas vyksta priešingai, nes tuo pačiu metu du H+ jie nukreipiami į matricos citozolį.

Veikimo mechanizmas

SERCA siurbliai

Transporto mechanizmas suskirstytas į dvi E1 ir E2 būsenas. E1 surišimo vietose, kuriose yra didelis afinitetas Ca2+ jie nukreipti į citozolį. E2 surišimo vietos yra nukreiptos į retikuliaus liumeną, turinčią mažą afinitetą Ca2+. Du Ca jonai2+ prisijungti po perdavimo.

Ca jungimo ir perdavimo metu2+, atsiranda konformaciniai pokyčiai, įskaitant baltymo M domeno atidarymą, kuris yra link citozolio. Tada jonai lengviau prisijungia prie dviejų minėto domeno susiejimo vietų.

Dviejų Ca jonų jungtis2+ skatina daug baltymų struktūrinių pokyčių. Tarp jų - tam tikrų domenų (A domeno), kuris reorganizuoja siurblio vienetus, sukimasis, leidžiantis atidaryti link tinklelio matricos, kad atlaisvintų jonus, kurie yra atsieti dėl afiniteto sumažėjimo rišimo vietose.

H protonai+ ir vandens molekulės stabilizuoja Ca jungimosi vietą2+, sukeldamas domeną A pasukti atgal į pradinę būseną, uždarant prieigą prie endoplazminio tinklelio.

PMCA siurbliai

Šis siurblių tipas randamas visose eukariotinėse ląstelėse ir yra atsakingas už Ca pašalinimą2+ į ekstraląstelinę erdvę, siekiant išlaikyti stabilią koncentraciją ląstelėse.

Šiame baltyme yra transportuojamas Ca jonas2+ hidrolizuota ATP. Transportą reguliuoja citoplazmoje esantis kalmodulino baltymų kiekis.

Didinant Ca koncentraciją2+ citozolis, padidina kalcio jonų kiekį, kuris jungiasi su kalcio jonais. Ca kompleksas2+-Tada kalmodulinas surenkamas į PMCA siurblio tvirtinimo vietą. Siurblyje vyksta konformaciniai pokyčiai, leidžiantys atverti ekspoziciją ekstraląstelinėje erdvėje.

Išleidžiami kalcio jonai, atkuriant normalius ląstelės kiekius. Todėl Ca ​​kompleksas2+-Kalmodulinas išmontuojamas, grąžinant siurblio konformaciją į pradinę būseną.

Nuorodos

  1. Brini, M., ir Carafoli, E. (2009). Kalcio siurbliai sveikatai ir ligoms. Fiziologinės apžvalgos, 89(4), 1341-1378.
  2. Carafoli, E., ir Brini, M. (2000). Kalcio siurbliai: struktūrinis kalcio transmembraninio transportavimo pagrindas ir mechanizmas. Dabartinė nuomonė chemijos biologijoje, 4(2), 152-161.
  3. Devlin, T. M. (1992). Biochemijos vadovėlis: su klinikinėmis koreliacijomis.
  4. Latorre, R. (Red.). (1996). Biofizika ir ląstelių fiziologija. Sevilijos universitetas.
  5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., ir Matsudaira, P. (2008). Molekulinės ląstelės biologija. Macmillan.
  6. Pocock, G., ir Richards, C. D. (2005). Žmogaus fiziologija: medicinos pagrindas. Elsevier Ispanija.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemija. Red. Panamericana Medical.