KALCIO POMPA: FUNKCIJOS, TIPAI, STRUKTŪRA IR VEIKIMAS - BIOLOGIJA - 2025

Kalcio siurblys yra baltymų pobūdžio, kuris yra atsakingas už kalcio transporto per ląstelių membranų struktūrą. Ši struktūra priklauso nuo ATP ir yra laikoma į ATPazę panašiu baltymu, dar vadinamu Ca ²⁺ -ATPaze.

Ca ²⁺ -ATPazė randama visose eukariotų organizmų ląstelėse ir yra būtina kalcio homeostazei ląstelėje. Šis baltymas vykdo pirminį aktyvųjį transportą, nes kalcio molekulių judėjimas prieštarauja jų koncentracijos gradientui.

SERCA kristalografinė struktūra.
Šaltinis: „Wcnsaffo“

Kalcio pompos funkcijos

Ca ²⁺ vaidina svarbų vaidmenį ląstelėje, todėl jo reguliavimas jose yra būtinas, kad jis tinkamai funkcionuotų. Dažnai veikia kaip antras pasiuntinys.

Tarpląstelinėse erdvėse Ca ²⁺ koncentracija yra maždaug 10 000 kartų didesnė nei ląstelėse. Padidėjusi šio jonų koncentracija ląstelių citoplazmoje sukelia įvairius atsakus, tokius kaip raumenų susitraukimai, neurotransmiterių išsiskyrimas ir glikogeno suskaidymas.

Yra keletas būdų, kaip šiuos jonus perkelti iš ląstelių: pasyvusis transportas (nespecifinis išėjimas), jonų kanalai (judėjimas jų elektrocheminio gradiento naudai), antrinis aktyvusis anti-atraminio tipo transportas (Na / Ca) ir pirminis aktyvusis transportavimas su pompa. Priklausomas nuo ATP.

Skirtingai nuo kitų Ca ²⁺ poslinkio mechanizmų , siurblys veikia vektoriniu pavidalu. T. y., Jonas juda tik viena kryptimi, kad jis veiktų tik juos išstumdamas.

Ląstelė yra ypač jautri Ca ²⁺ koncentracijos pokyčiams . Dėl tokio tarpląstelinės tarpląstelinės koncentracijos skirtumo labai svarbu efektyviai atstatyti normalų jų citozolinį lygį.

Tipai

Gyvūnų ląstelėse buvo aprašytos trys Ca ²⁺ -ATPazių rūšys pagal jų vietą ląstelėse; siurbliai, esantys plazmos membranoje (PMCA), tie, kurie yra endoplazminiame retikulume ir branduolinėje membranoje (SERCA), ir tie, kurie randami Golgi aparato membranoje (SPCA).

SPCA siurbliai taip pat perneša Mn ²⁺ jonus, kurie yra įvairių fermentų kofaktoriai Golgi aparato matricoje.

Mielių ląstelės, kiti eukariotiniai organizmai ir augalų ląstelės turi kitas labai specifines Ca ²⁺ -ATPazių rūšis .

Struktūra

PMCA pompa

Plazmos membranoje randame aktyvų antiportinį Na / Ca transportą, kuris yra atsakingas už nemažo Ca ²⁺ kiekio išstūmimą ramybės ir aktyvumo ląstelėse. Daugumoje ramybės būsenos ląstelių PMCA siurblys yra atsakingas už kalcio pernešimą į išorę.

Šie baltymai yra sudaryti iš maždaug 1200 aminorūgščių ir turi 10 transmembraninių segmentų. Citozolyje yra 4 pagrindiniai vienetai. Pirmajame vienete yra galinė amino grupė. Antrasis turi pagrindines savybes, leidžiančias prisijungti prie aktyvinančių rūgščių fosfolipidų.

Trečiajame vienete yra asparto rūgštis, turinti katalizinę funkciją, o „pasroviui“ - ATP surišančioje srityje fluoresceino izotocianatą rišanti juosta.

Ketvirtajame vienete yra kalmodulino surišimo sritis, tam tikrų kinazių (A ir C) atpažinimo vietos ir alosterinės Ca ²⁺ surišimo juostos .

SERCA pompa

SERCA pompos randamos dideliais kiekiais raumenų ląstelių sarkoplazminiame retikulume ir jų veikla yra susijusi su raumenų judėjimo ciklo susitraukimais ir atsipalaidavimu. Jo funkcija yra pernešti Ca ²⁺ iš ląstelės citozolio į retikulinę matricą.

Šie baltymai susideda iš vienos polipeptido grandinės su 10 transmembraninių domenų. Jo struktūra iš esmės yra tokia pati kaip PMCA baltymų, tačiau ji skiriasi tuo, kad citoplazmoje jų yra tik trys vienetai, aktyvioji vieta yra trečiame vienete.

Šio baltymo veikimas reikalauja balanso, kai jonai pernešami. Du Ca ²⁺ (hidrolizuoto ATP) yra perkeliami iš citozolio į retikulinio paviršiaus matricą, esant labai aukštos koncentracijos gradientui.

Šis pernešimas vyksta priešportaliai, nes tuo pačiu metu du H ⁺ yra nukreipti į citozolį iš matricos.

Veikimo mechanizmas

SERCA siurbliai

Transporto mechanizmas yra padalintas į dvi būsenas E1 ir E2. E1 surišimo vietos, turinčios didelį afinitetą Ca ^2+, yra nukreiptos į citozolį. E2 surišimo vietos yra nukreiptos į retikulio liumeną ir pasižymi mažu afinitetu Ca ²⁺ . Du Ca ²⁺ jonai jungiasi po perkėlimo.

Ca2 ⁺ jungimosi ir pernešimo metu vyksta konformaciniai pokyčiai, įskaitant baltymo M srities atidarymą, kuris yra citozolio link. Tada jonai lengviau jungiasi prie dviejų minėto domeno jungimosi vietų.

Dviejų Ca ²⁺ jonų sąjunga skatina struktūrinius baltymo pokyčius. Tarp jų tam tikrų domenų (A srities) sukimas, kuris pertvarko siurblio vienetus, sudarydamas galimybę atsidaryti link retikulinės matricos ir išlaisvinti jonus, kurie yra nesujungti dėl afiniteto sumažėjimo jungimosi vietose.

H ⁺ protonai ir vandens molekulės stabilizuoja Ca ²⁺ surišimo vietą , todėl A domenas sukasi atgal į pradinę būseną, uždarydamas prieigą prie endoplazminio retikulumo.

PMCA siurbliai

Šio tipo siurbliai yra visose eukariotų ląstelėse ir yra atsakingi už Ca ^{2+ išsiskyrimą} į tarpląstelinę erdvę, kad jo koncentracija ląstelėse būtų stabili.

Šiame baltyme Ca ²⁺ joną perneša hidrolizuotas ATP. Transportavimą reguliuoja citoplazmoje esantis kalmodulino baltymo kiekis.

Didinant citozolio Ca ²⁺ koncentraciją, padidėja kalmodulino kiekis, kuris jungiasi su kalcio jonais. Tada Ca ²⁺ -kalmodulino kompleksas jungiasi prie PMCA pompos rišamosios vietos. Siurblyje vyksta konformaciniai pokyčiai, kurie leidžia angai patekti į tarpląstelinę erdvę.

Išsiskiria kalcio jonai, atkuriantys normalų lygį ląstelės viduje. Todėl Ca ²⁺ -kalmodulino kompleksas išardomas ir grąžinama siurblio formacija į pradinę būseną.

Nuorodos

1. Brini, M., ir Carafoli, E. (2009). Kalcio pompos sveikatos ir ligų srityje. Fiziologinės apžvalgos, 89 (4), 1341–1378.
2. Carafoli, E., ir Brini, M. (2000). Kalcio pompos: kalcio transmembraninio transportavimo pagrindas ir mechanizmas. Dabartinė nuomonė apie cheminę biologiją, 4 (2), 152–161.
3. Devlin, TM (1992). Biochemijos vadovėlis: su klinikinėmis koreliacijomis.
4. Latorre, R. (Red.). (devyniolika devyniasdešimt šeši). Biofizika ir ląstelių fiziologija. Sevilijos universitetas.
5. Lodish, H., Darnell, JE, Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, ir Matsudaira, P. (2008). Molekulinių ląstelių biologija. Macmillanas.
6. Pocock, G., ir Richards, CD (2005). Žmogaus fiziologija: medicinos pagrindas. Elsevier Ispanija.
7. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemija. Panamerican Medical Ed.