Kalciumpumpfunktioner, typer, struktur och drift

den kalciumpump Det är en struktur av protein natur som är ansvarig för transport av kalcium genom cellmembran. Denna struktur är beroende av ATP och anses vara ett ATPas-typprotein, även kallat Ca²⁺-ATPas.

Ca²⁺-ATPase finns i alla celler av eukaryota organismer och är väsentliga för kalciumhomeostas i cellen. Detta protein utövar en primär aktiv transport, eftersom kalciummolekylernas rörelse går emot dess koncentrationsgradient.

index

• 1 Kalciumpumpens funktioner
• 2 typer
• 3 struktur
  • 3.1 Pump PMCA
  • 3,2 SERCA pump
• 4 Driftsmekanism
  • 4.1 SERCA pumpar
  • 4,2 PMCA pumpar
• 5 referenser

Kalciumpumpens funktioner

Ca²⁺ Det uppfyller viktiga roller i cellen, så dess reglering inom dem är grundläggande för att den fungerar korrekt. Ofta fungerar han som en andra budbärare.

I extracellulära utrymmen är koncentrationen av Ca²⁺ det är cirka 10 000 gånger större än i cellerna. En ökning av koncentrationen av denna jon i cellcytoplasmen utlöser flera svar, såsom muskelkontraktioner, frigöring av neurotransmitter och glykogennedbrytning.

Det finns flera sätt att överföra dessa joner från cellerna: passiv transport (ospecifik utgång), jonkanaler (urverks för dess elektrokemiska gradient), sekundär aktiv transport av antiport typ (Na / Ca) och den primära aktiva transportpumpen beroende av ATP.

Till skillnad från de andra mekanismerna för förskjutning av Ca²⁺, pumpen fungerar i vektorform. Det betyder att jonen rör sig i endast en riktning så att den bara fungerar genom att utvisa dem.

Cellen är extremt känslig för förändringar i koncentrationen av Ca²⁺. När man presenterar en så märkbar skillnad med sin extracellulära koncentration är det därför viktigt att effektivt återställa sina normala cytosoliska nivåer.

Typ

Tre typer av Ca har beskrivits²⁺-ATPaser i cellerna av djur, beroende på deras placeringar i cellerna; pumpar belägna i plasmamembranet (PMCA), de som ligger i det endoplasmatiska retiklet och kärnmembranet (SERCA), och som finns i membranet hos Golgi-apparaten (SPCA).

SPCA-pumpar transporterar också Mn-joner²⁺ vilka är kofaktorer av olika enzymer av matrisen i Golgi-apparaten.

Jästceller, andra eukaryota organismer och växtceller presenterar andra typer av Ca²⁺-ATPasas mycket speciell.

struktur

PMCA-pumpen

I plasmamembranet fann vi den aktiva antipartiska Na / Ca-transporten, som var ansvarig för förskjutningen av en signifikant mängd Ca²⁺ i celler i vila och aktivitet. I de flesta celler i vila är den ansvariga för transporten av kalcium till utsidan PMCA-pumpen.

Dessa proteiner är sammansatta av cirka 1200 aminosyror och har 10 transmembransegment. I cytosolen finns 4 huvudenheter. Den första enheten innehåller den aminoterminala gruppen. Den andra har grundläggande egenskaper, vilket gör det möjligt att binda till syraaktiverande fosfolipider.

Den tredje enheten är en asparaginsyra med katalytisk funktion, och "nedströms" i denna bindningsbandet isotocianato fluorescein i ATP-bindningsdomänen.

I den fjärde enheten är domänen att binda till kalmodulin, igenkänningsställena för vissa kinaser (A och C) och bindningsbanden av Ca²⁺ allosterisk.

SERCA Pump

SERCA pumpar är i stor mängd i sarkoplasmatiska retiklet av muskelceller och dess aktivitet är relaterad till kontraktion och avslappning cykel av muskelrörelser. Dess funktion är att transportera Ca²⁺ från cytosolen i cellen till matrisen i retikulumet.

Dessa proteiner består av en enda polypeptidkedja med 10 transmembrana domäner. Dess struktur är i princip lika med de PMCA proteinerna, men skiljer sig i att dessa endast har tre enheter i cytoplasman, är det aktiva sätet i den tredje enheten.

Funktionen av detta protein kräver en lastbalans under transporten av joner. Två Ca²⁺ (ATP hydrolyseras) är förskjutna från cytosolen till matrisen retiklet mot en koncentrationsgradient hög.

Denna transport sker på ett antiportiskt sätt, eftersom samtidigt två H⁺ de riktas till cytosolen från matrisen.

Driftsmekanism

SERCA pumpar

Transportmekanismen är uppdelad i två tillstånd E1 och E2. I E1-bindningssätena som har en hög affinitet för Ca²⁺ de riktas mot cytosolen. I E2 riktas bindningsställena mot lumen i retikulum som uppvisar en låg affinitet för Ca²⁺. De två Ca-jonerna²⁺ gå med efter överföringen.

Under fackföreningen och överföring av Ca²⁺, konformationsförändringar uppträder, inklusive öppningen av M-domänen hos proteinet, som är mot cytosolen. Jonerna förenas sedan lättare med de två bindningsställena i nämnda domän.

Sammanslutningen av de två Ca-jonerna²⁺ främjar en rad strukturella förändringar i proteinet. Inklusive rotation av vissa domäner (domän) som arrangerar om pumpenheterna, gör det möjligt för öppningen till form hårkorset för att frisätta joner, tack vare minskad affinitet DECOUPLE bindningsställen.

H protonerna⁺ och vattenmolekylerna stabiliserar bindningsstället för Ca²⁺, orsakar domän A att rotera tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd, stängande åtkomst till endoplasmatisk retikulum.

PMCA-pumpar

Denna typ av pumpar finns i alla eukaryota celler och är ansvarig för expulsionen av Ca²⁺ mot det extracellulära utrymmet för att upprätthålla stabil koncentration inom cellerna.

I detta protein transporteras en Cajon²⁺ genom hydrolyserad ATP. Transporten regleras av nivåerna av kalmodulinproteinet i cytoplasman.

Genom att öka koncentrationen av Ca²⁺ cytosoliska, öka nivåerna av kalmodulin, som binder kalciumjoner. Ca-komplexet²⁺-Calmodulin monteras sedan på PMCA-pumpens fästplats. En konformationsförändring sker i pumpen som gör att öppningen kan utsättas för det extracellulära utrymmet.

Kalciumjoner frigörs, återställande av normala nivåer inne i cellen. Följaktligen är Ca-komplexet²⁺-Calmodulin demonteras och återställer pumpens konformation till sitt ursprungliga tillstånd.

referenser

1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Kalciumpumpar i hälsa och sjukdom. Fysiologiska recensioner, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Kalciumpumpar: strukturell grund för och mekanism för transport av kalciumtransmbran. Nuvarande åsikt i kemisk biologi, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Textbok för biokemi: med kliniska korrelationer.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Biofysik och cellfysiologi. University of Seville.
5. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, CA., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollecular cellbiologi. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). Mänsklig fysiologi: grunden för medicin. Elsevier Spanien.
7. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). biokemi. Ed. Panamericana Medical.