Fungsi pam kalsium, jenis, struktur dan operasi

The Pam kalsium Ia adalah struktur sifat protein yang bertanggungjawab untuk mengangkut kalsium melalui membran sel. Struktur ini bergantung kepada ATP dan dianggap sebagai protein jenis Atpasa, juga dipanggil CA²⁺-Atpasa.

Ca²⁺-ATPASA ditemui di semua sel organisma eukariotik dan penting untuk homeostasis kalsium di sel. Protein ini menjalankan pengangkutan aktif utama, kerana pergerakan molekul kalsium menentang kecerunan tumpuannya.

Struktur kristalografi Serca.
Sumber: WCNSAFFO [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] [TOC]

Fungsi pam kalsium

Ca²⁺ Ia memenuhi kertas penting dalam sel, jadi peraturan mereka di dalamnya adalah asas untuk operasi mereka yang betul. Sering bertindak sebagai utusan kedua.

Dalam ruang ekstraselular kepekatan Ca²⁺ Ia adalah kira -kira 10.000 kali lebih tinggi daripada dalam sel. Peningkatan kepekatan ion ini dalam sitoplasma sel mencetuskan pelbagai respons, seperti kontraksi otot, pelepasan neurotransmitter dan degradasi glikogen.

Terdapat beberapa cara untuk memindahkan ion -ion ini dari sel -sel: pengangkutan pasif (output tidak spesifik), saluran ion (pergerakan memihak kepada kecerunan elektrokimia), pengangkutan aktif menengah antiport (NA/CA), dan pengangkutan aktif utama dengan pam ATP bergantung.

Tidak seperti mekanisme lain anjakan CA²⁺, Pam berfungsi dalam bentuk vektor. Iaitu, ion bergerak ke satu arah supaya ia hanya berfungsi dengan mengusir mereka.

Sel sangat sensitif terhadap perubahan kepekatan CA²⁺. Dengan membentangkan perbezaan yang ketara dengan kepekatan ekstraselularnya, jadi sangat penting untuk memulihkan tahap sitosolik normalnya.

Lelaki

Tiga jenis CA telah digambarkan²⁺-Atasas dalam sel haiwan, mengikut lokasi mereka di dalam sel; Pam yang terletak di membran plasma (PMCA), yang terletak di retikulum endoplasma dan membran nuklear (SERCA), dan yang terdapat dalam membran alat Golgi (SPCA).

Bom SPCA juga mengangkut ion Mn²⁺ yang merupakan cofactors dari pelbagai enzim matriks alat Golgi.

Sel ragi, dari organisma eukariot lain dan sel tumbuhan mempunyai jenis CA lain²⁺-Atasas yang sangat khusus.

Struktur

Pam PMCA

Dalam membran plasma kita dapati pengangkutan antiportik aktif NA/CA, yang bertanggungjawab untuk anjakan sejumlah besar CA²⁺ Dalam sel rehat dan aktiviti. Di kebanyakan sel berehat, pengurus pengangkutan kalsium ke luar adalah pam PMCA.

Protein ini terdiri daripada kira -kira 1.200 asid amino, dan mempunyai 10 segmen transmembranal. Di sitosol terdapat 4 unit utama. Unit pertama mengandungi kumpulan terminal amino. Yang kedua mempunyai ciri asas, yang membolehkan fosfolipid menyertai pengaktif.

Di unit ketiga terdapat asid aspartik dengan fungsi pemangkin, dan "hiliran" ini fluorescein iso -cycling binding band, di domain kesatuan ATP.

Di unit keempat adalah penguasaan kesatuan untuk calmodulin, tapak pengiktirafan kinase tertentu (a dan c) dan kumpulan mengikat ca²⁺ Alosterik.

Pam Serca

Pam serca dalam kuantiti yang besar dalam retikulum sarcoplasmic sel -sel otot dan aktiviti mereka berkaitan dengan penguncupan dan kelonggaran dalam kitaran pergerakan otot. Fungsinya adalah untuk mengangkut CA²⁺ Dari sitosol sel ke matriks retikulum.

Protein ini terdiri daripada rantai polipeptida tunggal dengan 10 domain transmarket. Strukturnya pada dasarnya sama dengan protein PMCA, tetapi ia berbeza kerana mereka hanya mempunyai tiga unit dalam sitoplasma, sebagai tapak aktif di unit ketiga.

Operasi protein ini memerlukan keseimbangan beban semasa pengangkutan ion. Dua ca²⁺ (oleh ATP terhidrolisis) dipindahkan dari sitosol ke matriks reticle, terhadap kecerunan kepekatan yang sangat tinggi.

Pengangkutan ini berlaku secara antiportically, kerana pada masa yang sama dua h⁺ Mereka diarahkan ke sitosol dari matriks.

Mekanisme operasi

Bom Serca

Mekanisme pengangkutan dibahagikan kepada dua negeri E1 dan E2. Di E1 tapak kesatuan yang membentangkan pertalian yang tinggi untuk CA²⁺ Mereka diarahkan ke sitosol. Di E2, laman web kesatuan diarahkan ke arah lumen retikulum yang membentangkan pertalian yang rendah untuk CA²⁺. Dua ion CA²⁺ datang bersama selepas pemindahan.

Semasa kesatuan dan pemindahan CA²⁺, Perubahan konformasi berlaku, termasuk pembukaan m -domain protein, yang ke arah sitosol. Ion kemudian terikat dengan lebih mudah ke dua tapak kesatuan domain tersebut.

Kesatuan dua ion²⁺ Menggalakkan satu siri perubahan struktur dalam protein. Di antaranya putaran domain tertentu (domain a) yang menyusun semula unit bom, membolehkan pembukaan ke arah matriks retikulum untuk melepaskan ion, yang disapu terima kasih kepada penurunan dalam pertalian di tapak kesatuan.

Proton h⁺ dan molekul air menstabilkan tapak kesatuan CA²⁺, menyebabkan domain berputar lagi ke keadaan asalnya, menutup akses ke retikulum endoplasma.

Pam PMCA

Jenis -jenis pam ini terdapat di semua sel eukariotik dan bertanggungjawab untuk pengusiran CA²⁺ ke arah ruang ekstraselular untuk mengekalkan kepekatannya ke dalam sel yang stabil.

Dalam protein ini ion CA diangkut²⁺ Oleh Hydrolyzed ATP. Pengangkutan dikawal oleh tahap protein calmodulin dalam sitoplasma.

Dengan meningkatkan kepekatan CA²⁺ Tahap sitosol, calmodulin meningkat, yang mengikat kepada ion kalsium. Kompleks CA²⁺-calmodulin, kemudian memasang tapak bom bom PMCA. Terdapat perubahan konformasi dalam pam yang membolehkan pembukaan ke ruang ekstraselular terdedah.

Ion kalsium dibebaskan, memulihkan tahap normal di dalam sel. Akibatnya kompleks CA²⁺-Calmodulin adalah desasambla, mengembalikan penyesuaian pam ke keadaan asalnya.

Rujukan

1. Brini, m., & Carafoli, dan. (2009). Pam kalsium dalam kesihatan dan penyakit. Ulasan Fisiologi, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, e., & Brini, m. (2000). Pam Kalsium: Asas Struktur untuk dan Mekanisme Pengangkutan Transmembran Kalsium. Pendapat semasa dalam Biologi Kimia, 4(2), 152-161.
3. Devlin, t. M. (1992). Buku Teks Biokimia: Dengan Korelasi Klinikal.
4. Latorre, R. (Ed.). (Sembilan belas sembilan puluh enam). Biofizik dan fisiologi sel. Sevilla University.
5. Lodish, h., Darnell, J. Dan., Berk, a., Kaiser, c. Ke., Krieger, m., Scott, m. P., & Matsudaira, p. (2008). Biologi sel mollecular. Macmillan.
6. Pocock, g., & Richards, c. D. (2005). Fisiologi Manusia: Pangkalan Perubatan. Elsevier Sepanyol.
7. Voet, d., & Voet, j. G. (2006). Biokimia. Ed. Pan -American Medical.