Calciumpompfuncties, types, structuur en werking

de calciumpomp Het is een structuur van een eiwitaard die verantwoordelijk is voor het transport van calcium door celmembranen. Deze structuur is afhankelijk van ATP en wordt beschouwd als een eiwit van het ATPase-type, ook wel Ca genoemd²⁺-ATPase.

De Ca²⁺-ATPase wordt gevonden in alle cellen van eukaryote organismen en is essentieel voor calciumhomeostase in de cel. Dit eiwit voert een primair actief transport uit, omdat de beweging van de calciummoleculen indruist tegen de concentratiegradiënt.

index

• 1 Functies van de calciumpomp
• 2 soorten
• 3 Structuur
  • 3.1 Pomp PMCA
  • 3.2 SERCA-pomp
• 4 bedieningsmechanisme
  • 4.1 SERCA-pompen
  • 4.2 PMCA-pompen
• 5 Referenties

Functies van de calciumpomp

De Ca²⁺ Het vervult belangrijke rollen in de cel, dus de regulering ervan is van fundamenteel belang voor de goede werking ervan. Vaak treedt hij op als een tweede boodschapper.

In extracellulaire ruimten is de concentratie van Ca²⁺ het is ongeveer 10.000 keer groter dan in de cellen. Een verhoging van de concentratie van deze ionen in het cytoplasma veroorzaakt verschillende reacties, zoals spiercontractie, neurotransmitterafgifte en afbraak van glycogeen.

Er zijn verschillende manieren om deze ionen te brengen van de cellen: passief transport (onspecifieke output), ionenkanalen (verkeer van de elektrochemische gradiënt), secundair actief transport van antiport type (Na / Ca) en de primaire actieve transportpomp afhankelijk van ATP.

In tegenstelling tot de andere mechanismen van verplaatsing van Ca²⁺, de pomp werkt in vectorvorm. Dat wil zeggen, het ion beweegt in slechts één richting zodat het alleen werkt door ze te verdrijven.

De cel is extreem gevoelig voor veranderingen in Ca-concentratie²⁺. Wanneer een dergelijk opmerkelijk verschil met de extracellulaire concentratie wordt gepresenteerd, is het daarom belangrijk om zijn normale cytosolische niveaus efficiënt te herstellen.

type

Er zijn drie soorten Ca beschreven²⁺-ATPasen in de cellen van dieren, volgens hun locaties in de cellen; pompen in het plasmamembraan (PMCA), die zich in het endoplasmatisch reticulum en het kernmembraan (SERCA) en in het membraan van het Golgi-apparaat (PCA).

SPCA-pompen transporteren ook Mn-ionen²⁺ die cofactoren zijn van verschillende enzymen van de matrix van het Golgi-apparaat.

Gistcellen, andere eukaryote organismen en plantencellen vertonen andere soorten Ca²⁺-ATPasas heel bijzonder.

structuur

PMCA-pomp

In het plasmamembraan vonden we het actieve antiparthische Na / Ca-transport, verantwoordelijk voor de verplaatsing van een aanzienlijke hoeveelheid Ca²⁺ in cellen in rust en activiteit. In de meeste cellen in rust is de PMCA-pomp verantwoordelijk voor het transport van calcium naar buiten.

Deze eiwitten zijn samengesteld uit ongeveer 1200 aminozuren en hebben 10 transmembraansegmenten. In het cytosol zijn er 4 hoofdeenheden. De eerste eenheid bevat de amino-terminale groep. De tweede heeft basiseigenschappen, waardoor deze kan binden aan zuuractiverende fosfolipiden.

De derde eenheid is een asparaginezuur met katalytische functie, en "downstream" van de bindband isotocianato fluoresceïne in het ATP bindingsdomein.

In de vierde eenheid bevindt zich het domein van binding aan calmodulin, de herkenningsplaatsen van bepaalde kinasen (A en C) en de bindingsbanden van Ca²⁺ allosterische.

SERCA-pomp

SERCA-pompen worden in grote hoeveelheden aangetroffen in het sarcoplasmatisch reticulum van spiercellen en hun activiteit is gerelateerd aan contractie en ontspanning in de spierbewegingscyclus. Zijn functie is om de Ca te transporteren²⁺ van het cytosol van de cel tot de matrix van het reticulum.

Deze eiwitten bestaan ​​uit een enkele polypeptideketen met 10 transmembraandomeinen. De structuur is in wezen hetzelfde als die van de PMCA-eiwitten, maar deze verschilt daarin dat deze slechts drie eenheden binnen het cytoplasma hebben, met de actieve plaats in de derde eenheid..

De werking van dit eiwit vereist een belastingsbalans tijdens het transport van de ionen. Twee Ca²⁺ (door gehydrolyseerd ATP) worden verplaatst van het cytosol naar de matrix van het reticulum, tegen een zeer hoge concentratiegradiënt.

Dit transport vindt plaats op een antiportische manier, omdat tegelijkertijd twee H⁺ ze worden vanuit de matrix naar het cytosol gestuurd.

Bedieningsmechanisme

SERCA-pompen

Het transportmechanisme is verdeeld in twee toestanden E1 en E2. In de El-bindingsplaatsen die een hoge affiniteit voor Ca hebben²⁺ ze zijn gericht op het cytosol. In het E2 zijn de bindingsplaatsen gericht op het lumen van het reticulum met een lage affiniteit voor Ca²⁺. De twee Ca-ionen²⁺ join na de overdracht.

Tijdens de unie en overdracht van de Ca²⁺, conformationele veranderingen komen voor, waaronder de opening van het M-domein van het eiwit, dat zich naar het cytosol toe. De ionen sluiten zich dan gemakkelijker aan op de twee bindingsplaatsen van genoemd domein.

De vereniging van de twee Ca-ionen²⁺ bevordert een reeks structurele veranderingen in het eiwit. Inclusief rotatie van bepaalde domeinen (domein) dat de pompeenheden herschikt, zodat de opening van de matrijs reticule op ionen, dankzij de verminderde affiniteit ontkoppelen bindingsplaatsen.

De H-protonen⁺ en de watermoleculen stabiliseren de bindingsplaats van het Ca²⁺, waardoor domein A terug in zijn oorspronkelijke staat wordt geroteerd, waardoor de toegang tot het endoplasmatisch reticulum wordt afgesloten.

PMCA-pompen

Dit type pompen is te vinden in alle eukaryotische cellen en is verantwoordelijk voor de uitzetting van Ca²⁺ naar de extracellulaire ruimte om een ​​stabiele concentratie binnen de cellen te handhaven.

In dit eiwit wordt een Ca-ion getransporteerd²⁺ door gehydrolyseerd ATP. Het transport wordt gereguleerd door de niveaus van het calmoduline-eiwit in het cytoplasma.

Door de concentratie van Ca te verhogen²⁺ cytosolisch, verhoog de niveaus van calmodulin, die calciumionen binden. Het Ca-complex²⁺-Calmodulin wordt vervolgens op de bevestigingsplaats van de PMCA-pomp gemonteerd. Er vindt een conformationele verandering plaats in de pomp waardoor de opening kan worden blootgesteld aan de extracellulaire ruimte.

Calciumionen worden vrijgegeven, waardoor normale niveaus in de cel worden hersteld. Bijgevolg is het Ca-complex²⁺-Calmodulin wordt gedemonteerd, waardoor de conformatie van de pomp in de oorspronkelijke staat wordt hersteld.

referenties

1. Brini, M., & Carafoli, E. (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 calcium transmembraan transport. Huidige opinie in de chemische biologie, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Leerboek biochemie: met klinische correlaties.
4. Latorre, R. (red.). (1996). Biofysica en cellulaire fysiologie. Universiteit van Sevilla.
5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., 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. Panamericana Medical.