Calciumpompfuncties, typen, structuur en werking

De Calciumpomp Het is een eiwit natuurstructuur die verantwoordelijk is voor het transport van calcium door celmembranen. Deze structuur is ATP -afhankelijk en wordt beschouwd als een ATPASA -type eiwit, ook wel CA genoemd²⁺-ATPASA.

De CA²⁺-ATPASA wordt gevonden in alle cellen van eukaryotische organismen en zijn essentieel voor calciumhomeostase in de cel. Dit eiwit voert primair actief transport uit, omdat de beweging van calciummoleculen in strijd is met de concentratiegradiënt.

Serca kristallografische structuur.
Bron: WCNSaffo [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)] [TOC]

Calciumpompfuncties

De CA²⁺ Het vervult belangrijke artikelen in de cel, dus hun verordening erin is fundamenteel voor hun juiste werking. Fungeert vaak als een tweede boodschapper.

In extracellulaire ruimtes de concentratie van Ca²⁺ Het is ongeveer 10.000 keer hoger dan binnen cellen. Een toename van de concentratie van dit ion in celcytoplasma veroorzaakt verschillende reacties, zoals spiercontracties, afgifte van neurotransmitter en glycogeenafbraak.

Er zijn verschillende manieren om deze ionen van de cellen te verplaatsen: passief transport (niet -specifieke output), ionkanalen (beweging ten gunste van de elektrochemische gradiënt), antiported secundair actief transport (NA/CA) en primair actief transport met de afhankelijke pomp ATP.

In tegenstelling tot de andere mechanismen van verplaatsing van CA²⁺, De pomp werkt in vectorvorm. Dat wil zeggen, de ion beweegt in één richting zodat het alleen werkt door ze uit te schakelen.

De cel is extreem gevoelig voor Ca -concentratieveranderingen²⁺. Door zo'n duidelijk verschil te presenteren met zijn extracellulaire concentratie, is het zo belangrijk om zijn normale cytosolische niveaus efficiënt te herstellen.

Jongens

Drie soorten CA zijn beschreven²⁺-Atasas in dierlijke cellen, volgens hun locaties in de cellen; De pompen in het plasmamembraan (PMCA), die in het endoplasmatisch reticulum en het nucleaire membraan (SERCA) en die gevonden in het Golgi -apparaatmembraan (SPCA).

SPCA -bommen vervoeren ook MN -ionen²⁺ die cofactoren zijn van verschillende enzymen van de matrix van het Golgi -apparaat.

Gistcellen, van andere eukaryotende organismen en plantencellen hebben andere soorten CA²⁺-Zeer specifieke Atasas.

Structuur

PMCA -pomp

In het plasmamembraan vinden we het actieve antiportische transport Na/CA, verantwoordelijk voor de verplaatsing van een aanzienlijke hoeveelheid CA²⁺ In rust- en activiteitscellen. In de meeste cellen in rust is de manager van het transport van calcium naar buiten de PMCA -pomp.

Deze eiwitten bestaan ​​uit ongeveer 1.200 aminozuren, en heeft 10 transmembranale segmenten. In de cytosol zijn er 4 hoofdeenheden. De eerste eenheid bevat de amino-terminale groep. De tweede heeft basiskenmerken, waardoor fosfolipiden zich kunnen aansluiten bij activatoren.

In de derde eenheid is er een asparaginezuur met katalytische functie en "stroomafwaarts" van deze fluoresceïne iso -cycling bindende band, in het ATP Union Domain.

In de vierde eenheid is de beheersing van de unie op calmoduline, de herkenningslocaties van bepaalde kinasen (A en C) en de bindende banden van CA²⁺ Allosterisch.

SERA -pomp

SERCA -pompen zijn in grote hoeveelheid in het sarcoplasmatische reticulum van spiercellen en hun activiteit is gerelateerd aan contractie en ontspanning in de spierbewegingscyclus. De functie is om de CA te vervoeren²⁺ Van de cytosol van de cel naar de reticulummatrix.

Deze eiwitten bestaan ​​uit een enkele polypeptideketen met 10 transmarket -domeinen. De structuur is in principe gelijk aan die van PMCA -eiwitten, maar het verschilt omdat ze slechts drie eenheden binnen het cytoplasma hebben, de actieve plaats in de derde eenheid.

De werking van dit eiwit vereist een balans van belastingen tijdens iontransport. Twee CA²⁺ (door ATP gehydrolyseerd) worden van de cytosol naar de dradenkruismatrix verplaatst, tegen een zeer hoge concentratiegradiënt.

Dit transport komt antiportisch voor, omdat tegelijkertijd twee H⁺ Ze worden door de matrix naar cytosol gericht.

Werkmechanisme

Serca -bommen

Het transportmechanisme is verdeeld in twee E1- en E2 -staten. In de E1 presenteren de vakbondslocaties die een hoge affiniteit voor de CA presenteren²⁺ Ze worden gericht op de cytosol. In de E2 zijn de vakbondslocaties gericht op het lumen van het reticulum met een lage affiniteit voor CA²⁺. De twee ca -ionen²⁺ Kom samen na de overdracht.

Tijdens de Unie en overdracht van de CA²⁺, Conformationele veranderingen treden op, inclusief de opening van het m -domein van het eiwit, dat is naar de cytosol. De ionen worden dan gemakkelijker gebonden aan de twee vakbondslocaties van het domein.

De vereniging van de twee ca -ionen²⁺ Bevordert een reeks structurele veranderingen in eiwitten. Onder hen de rotatie van bepaalde domeinen (domein a) die de bomeenheden reorganiseert, waardoor de opening naar de matrix van het reticulum de ionen kan vrijgeven, die ontkoppeld zijn dankzij de afname van de affiniteit op de vakbondslocaties.

De protonen h⁺ en watermoleculen stabiliseren de vakbondslocatie van de CA²⁺, waardoor het domein opnieuw naar zijn oorspronkelijke toestand draait, waardoor de toegang tot het endoplasmatisch reticulum wordt gesloten.

PMCA -pompen

Dit soort pompen worden gevonden in alle eukaryotische cellen en is verantwoordelijk voor de verwijdering van CA²⁺ naar de extracellulaire ruimte om zijn concentratie in de cellen stabiel te houden.

In dit eiwit wordt een ca -ion getransporteerd²⁺ Door gehydrolyseerde ATP. Transport wordt gereguleerd door de niveaus van het calmoduline -eiwit in het cytoplasma.

Door de CA -concentratie te verhogen²⁺ Cytosolische, calmoduline niveaus nemen toe, die bindend zijn aan calciumionen. Het CA -complex²⁺-Calmodulin, verzamelt vervolgens de PMCA -bombomplaats site. Er is een conformationele verandering in de pomp waardoor de opening naar de extracellulaire ruimte kan worden blootgesteld.

Calciumionen worden vrijgegeven, waarbij de normale niveaus in de cel worden hersteld. Bijgevolg het CA -complex²⁺-Calmodulin is Desasambla, die de conformatie van de pomp terugbrengt naar zijn oorspronkelijke staat.

Referenties

1. Brini, m., & Carafoli, en. (2009). Calciumpompen in gezondheid en ziekte. Fysiologische beoordelingen, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, m. (2000). Calciumpompen: structurele basis voor en mechanisme van calciumtransmembraantransport. Huidige mening in chemische biologie, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Textbook of Biochemistry: met klinische correlaties.
4. Latorre, R. (ED.)). (1996). Biofysica en celfysiologie. Sevilla University.
5. Lodish, h., Darnell, J. EN., Berk, een., Kaiser, c. NAAR., Krieger, m., Scott, m. P., & Matsudaira, p. (2008). Molleculaire celbiologie. Macmillan.
6. Pocock, g., & Richards, c. D. (2005). Menselijke fysiologie: de basis van de geneeskunde. Elsevier Spanje.
7. VOET, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemie. ED. Pan -American Medical.