Kalcija sūkņa funkcijas, veidi, struktūra un darbība

The kalcija sūknis Tā ir proteīna struktūra, kas ir atbildīga par kalcija transportēšanu caur šūnu membrānām. Šī struktūra ir atkarīga no ATP un tiek uzskatīta par ATPāzes tipa proteīnu, ko sauc arī par Ca²⁺-ATPase.

Ca²⁺-ATPase ir atrodama visās eukariotisko organismu šūnās un ir būtiska kalcija homeostāzei šūnā. Šis proteīns veic primāro aktīvo transportēšanu, jo kalcija molekulu kustība ir pretrunā tās koncentrācijas gradientam.

Indekss

• 1 Kalcija sūkņa funkcijas
• 2 veidi
• 3 Struktūra
  • 3.1. PMCA sūknis
  • 3.2 SERCA sūknis
• 4 Darbības mehānisms
  • 4.1 SERCA sūkņi
  • 4.2 PMCA sūkņi
• 5 Atsauces

Kalcija sūkņa funkcijas

Ca²⁺ Tā pilda svarīgas lomas funkcijas, tāpēc tās regulēšana tajās ir būtiska tās pareizai darbībai. Bieži vien viņš darbojas kā otrs kurjers.

Ekstracelulārajās telpās Ca koncentrācija²⁺ tas ir aptuveni 10 000 reižu lielāks nekā šūnu iekšienē. Šīs jonu koncentrācijas palielināšanās šūnu citoplazmā izraisa vairākas reakcijas, piemēram, muskuļu kontrakcijas, neirotransmitera izdalīšanos un glikogēna degradāciju..

Ir vairāki veidi, kā šos šūnus pārvietot no šūnām: pasīvais transports (nespecifiskā izeja), jonu kanāli (kustība par labu elektrokemijas gradientam), sekundārā aktīvā transportēšana pretpārdošanas veidu (Na / Ca) un primārais aktīvais transports ar sūkni. atkarīgs no ATP.

Atšķirībā no citiem Ca pārvietošanas mehānismiem²⁺, sūknis darbojas vektora formā. Tas nozīmē, ka jonu pārvietojas tikai vienā virzienā, lai tā darbotos tikai izraidot tos.

Šūna ir ļoti jutīga pret Ca koncentrācijas izmaiņām²⁺. Tādas būtiskas atšķirības ar ekstracelulāro koncentrāciju dēļ ir svarīgi efektīvi atjaunot normālos citozola līmeņus.

Veidi

Ir aprakstīti trīs Ca tipi²⁺-ATPāzes dzīvnieku šūnās atbilstoši to atrašanās vietai šūnās; sūkņi, kas atrodas plazmas membrānā (PMCA), tie, kas atrodas endoplazmatiskajā tīklā un kodolmembrānā (SERCA), un tie, kas atrodas Golgi aparāta (SPCA) membrānā..

SPCA sūkņi arī transportē Mn jonus²⁺ kas ir dažādu Golgi aparāta matricas fermentu kofaktori.

Rauga šūnas, citi eukariotiskie organismi un augu šūnas satur cita veida Ca²⁺-Īpaši ATPasas.

Struktūra

PMCA sūknis

Plazmas membrānā mēs atradām aktīvo antisēnisko Na / Ca transportu, kas ir atbildīgs par ievērojama Ca daudzuma pārvietošanu.²⁺ šūnās atpūtai un aktivitātei. Lielākajā daļā šūnu atpūtā atbildīgais par kalcija transportēšanu uz ārpusi ir PMCA sūknis.

Šie proteīni sastāv no aptuveni 1200 aminoskābēm un tajā ir 10 transmembrānu segmenti. Cytosolā ir 4 galvenās vienības. Pirmā vienība satur aminoterminālu grupu. Otrajam ir pamata pazīmes, kas ļauj tai saistīties ar skābes aktivizējošiem fosfolipīdiem.

Trešajā vienībā ir aspartīnskābe ar katalītisku funkciju, un "lejup" no šīs fluoresceīna izotocianāta saistošās joslas ATP saistošajā domēnā.

Ceturtajā vienībā ir domēna saistīšanās ar kalmodulīnu, noteiktu kināžu (A un C) atpazīšanas vietas un Ca saistošās joslas.²⁺ allosteric.

SERCA sūknis

SERCA sūkņi lielos daudzumos atrodami muskuļu šūnu sarkoplazmajā retikulā, un to aktivitāte ir saistīta ar kontrakciju un relaksāciju muskuļu kustības ciklā. Tās funkcija ir transportēt Ca²⁺ no šūnas citozola līdz retikulāta matricai.

Šie proteīni sastāv no vienas polipeptīdu ķēdes ar 10 transmembrānu domēniem. Tās struktūra būtībā ir tāda pati kā PMCA olbaltumvielu struktūrai, bet atšķiras ar to, ka citoplazmā tām ir tikai trīs vienības, un aktīvā vieta atrodama trešajā vienībā..

Šīs olbaltumvielas darbībai nepieciešams slodzes līdzsvars jonu transportēšanas laikā. Divi Ca²⁺ (ar hidrolizētu ATP) pārvietojas no citozola uz retikulāta matricu pret ļoti augstu koncentrācijas gradientu.

Šis transports notiek antiportiski, jo tajā pašā laikā divi H⁺ tie ir vērsti uz matricas citozolu.

Darbības mehānisms

SERCA sūkņi

Transporta mehānisms ir sadalīts divos E1 un E2 stāvokļos. E1 saistīšanās vietās, kurām ir augsta afinitāte pret Ca²⁺ tie ir vērsti uz citozolu. E2 saistīšanās vietas ir vērstas uz retikulāta lūmenu, kas rada zemu afinitāti pret Ca²⁺. Abi Ca joni²⁺ pievienoties pēc nodošanas.

Ca savienojuma un Ca nodošanas laikā²⁺, notiek konformācijas izmaiņas, ieskaitot proteīna M domēna atvēršanu, kas ir pret citozolu. Tad joni vieglāk pievienojas diviem domēna saistīšanās vietām.

Abu Ca jonu savienojums²⁺ veicina virkni strukturālu izmaiņu proteīnā. Starp tiem ir dažu domēnu (domēna A) rotācija, kas reorganizē sūkņa vienības, ļaujot atvērumam virzienā uz tīklojuma matricu atbrīvot jonus, kas ir atdalīti sakarā ar afinitātes samazināšanos saistošajās vietās..

H protoni⁺ un ūdens molekulas stabilizē Ca saistīšanās vietu²⁺, izraisot domēna A rotāciju atpakaļ sākotnējā stāvoklī, aizverot piekļuvi endoplazmatiskajam tīklam.

PMCA sūkņi

Šis sūkņu veids ir atrodams visās eukariotu šūnās un ir atbildīgs par Ca izvadīšanu²⁺ virzienā uz ekstracelulāro telpu, lai saglabātu stabilu koncentrāciju šūnās.

Šajā proteīnā tiek transportēts Ca jonu²⁺ ar hidrolizētu ATP. Transportēšanu regulē kalmodulīna proteīna līmenis citoplazmā.

Palielinot Ca koncentrāciju²⁺ citozols, palielina kalmodulīna līmeni, kas saistās ar kalcija joniem. Ca komplekss²⁺-Tad kalmodulīns tiek montēts PMCA sūkņa stiprinājuma vietā. Sūknī notiek konformācijas izmaiņas, kas ļauj atvērumam pakļaut ekstracelulāro telpu.

Kalcija jonus atbrīvo, atjaunojot normālu līmeni šūnā. Līdz ar to Ca komplekss²⁺-Kalmodulīns tiek izjaukts, sūkņa konformāciju atgriežot līdz sākotnējam stāvoklim.

Atsauces

1. Brini, M., un Carafoli, E. (2009). Kalcija sūkņi veselībā un slimībās. Fizioloģiskie pārskati, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., un Brini, M. (2000). Kalcija sūkņi: kalcija transmembrānu transporta strukturālais pamats un mehānisms. Pašreizējais viedoklis ķīmijas bioloģijā, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Bioķīmijas mācību grāmata ar klīniskām korelācijām.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Biofizika un šūnu fizioloģija. Seviļas Universitāte.
5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., un Matsudaira, P. (2008). Molekulārā šūnu bioloģija. Macmillan.
6. Pocock, G., un Richards, C. D. (2005). Cilvēka fizioloģija: medicīnas pamats. Elsevier Spānija.
7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Bioķīmija. Ed. Panamericana Medical.