Kalsiyum pompası fonksiyonları, çeşitleri, yapısı ve çalışması



kalsiyum pompası Kalsiyumun hücre zarları boyunca taşınmasından sorumlu protein doğasına sahip bir yapıdır. Bu yapı ATP'ye bağlıdır ve Ca olarak da adlandırılan ATPase tipi bir protein olarak kabul edilir.2+-ATPaz.

Ca2+-ATPase ökaryotik organizmaların tüm hücrelerinde bulunur ve hücrede kalsiyum homeostazı için gereklidir. Bu protein, birincil aktif taşıma gerçekleştirir, çünkü kalsiyum moleküllerinin hareketi, konsantrasyon gradyanına karşı gider.

indeks

  • 1 Kalsiyum pompanın işlevleri
  • 2 Türleri
  • 3 yapı
    • 3.1 PMCA Pompası
    • 3.2 SERCA pompası
  • 4 Çalışma mekanizması
    • 4.1 SERCA pompaları
    • 4.2 PMCA pompaları
  • 5 Kaynakça

Kalsiyum pompanın işlevleri

Ca2+ Hücredeki önemli rolleri yerine getirir, bu nedenle onların içindeki düzenlenmesi düzgün çalışması için esastır. Genelde, ikinci bir elçi olarak hareket eder..

Hücre dışı boşluklarda Ca konsantrasyonu2+ hücrelerin içinde yaklaşık 10,000 kat daha fazladır. Bu iyonun hücre sitoplazmasındaki konsantrasyonundaki bir artış, kas kasılmaları, nörotransmiter salınımı ve glikojen bozulması gibi birkaç yanıtı tetikler..

Bu iyonları hücrelerden transfer etmenin birkaç yolu vardır: pasif taşıma (spesifik olmayan çıkış), iyon kanalları (elektrokimyasal gradyanı lehine hareket), antiport tipinin ikincil aktif taşıma (Na / Ca) ve pompa ile birincil aktif taşıma. ATP'ye bağlı.

Ca'nın yer değiştirmesinin diğer mekanizmalarının aksine2+, Pompa vektör şeklinde çalışır. Yani, iyon sadece bir yönde hareket eder, böylece onları dışarı çıkararak çalışır..

Hücre Ca konsantrasyonundaki değişikliklere karşı son derece hassastır2+. Hücre dışı konsantrasyonu ile bu kadar belirgin bir fark sunarken, normal sitozolik seviyelerini etkili bir şekilde geri yüklemek önemlidir..

tip

Üç tip Ca tanımlanmıştır2+-ATP, hayvanların hücrelerinde, hücrelerindeki yerlerine göre; plazma zarında (PMCA), endoplazmik retikulumda ve nükleer zarda (SERCA) bulunanlar ve Golgi aparatının (SPCA) zarında bulunan pompalar.

SPCA pompaları ayrıca Mn iyonlarını da taşır.2+ Golgi aparatının matrisinin çeşitli enzimlerinin kofaktörleridir..

Maya hücreleri, diğer ökaryotik organizmalar ve bitki hücreleri diğer Ca türlerini sunar.2+-ATPasas çok özel.

yapı

PMCA pompası

Plazma zarında, önemli miktarda Ca'nın yerinden edilmesinden sorumlu olan antipartik aktif Na / Ca taşınımını bulduk.2+ istirahat ve aktivite hücrelerinde. İstirahat halindeki hücrelerin çoğunda kalsiyumun dışarıya taşınmasından sorumlu PMCA pompasıdır..

Bu proteinler yaklaşık 1.200 amino asitten müteşekkildir ve 10 transmembran segmentine sahiptir. Sitosolde 4 ana ünite vardır. İlk birim amino-terminal grubunu içerir. İkincisi, asit aktive edici fosfolipidlere bağlanmasına izin veren temel özelliklere sahiptir..

Üçüncü ünitede, ATP bağlama alanında katalitik fonksiyonlu bir aspartik asit ve bunun "aşağı akışında" bir floresan izotosiyanat bağlanma bandı bulunur..

Dördüncü ünitede, calmodulin'e bağlanma alanı, belirli kinazların (A ve C) tanınma bölgeleri ve Ca'nın bağlanma bantları2+ allosterik.

SERCA Pompası

SERCA pompaları, kas hücrelerinin sarkoplazmik retikulumunda büyük miktarlarda bulunur ve aktiviteleri, kas hareket döngüsündeki kasılma ve gevşeme ile ilgilidir. Fonksiyonu Ca'yı taşımaktır.2+ hücrenin sitozolünden retikulum matrisine.

Bu proteinler, 10 transmembran alanı olan tek bir polipeptit zincirinden oluşur. Yapısı temel olarak PMCA proteinlerininkiyle aynıdır, ancak üçüncü birimde bulunan aktif bölge ile bunların sadece sitoplazma içinde üç üniteye sahip olmaları bakımından farklılık gösterir..

Bu proteinin işleyişi iyonların taşınması sırasında bir yük dengesi gerektirir. İki ca2+ (hidrolize edilmiş ATP ile) sitozolden retikulum matrisine çok yüksek konsantrasyon gradyanına karşı kaydırılır.

Bu taşıma antiportik bir şekilde gerçekleşir, çünkü aynı anda iki H+ matristen sitozole yönlendirilirler.

Çalışma mekanizması

SERCA pompaları

Taşıma mekanizması E1 ve E2 olmak üzere iki duruma ayrılmıştır. Ca'ya yüksek afiniteye sahip olan E1 bağlanma sitelerinde2+ Onlar sitozole yöneliktir. E2'de, bağlanma bölgeleri Ca'ya düşük bir afinite gösteren retikulum lümenine doğru yönlendirilir2+. İki Ca iyonu2+ transferden sonra katılın.

Ca birliği ve devri sırasında2+, sitozole doğru olan proteinin M alanının açılması da dahil olmak üzere yapısal değişiklikler meydana gelir. İyonlar daha sonra bahsedilen alanın iki bağlanma yerine daha kolay birleşir..

İki Caionun Birliği2+ Proteinde bir dizi yapısal değişikliği teşvik eder. Bunlar arasında, pompanın birimlerini yeniden düzenleyen belirli alanların (alan A) dönüşü, bağlanma bölgelerindeki afinite azalması nedeniyle ayrılan iyonları serbest bırakmak için retikülün matrisine doğru açılmasını sağlayan.

H protonları+ ve su molekülleri Ca'nın bağlanma bölgesini stabilize eder2+, A alanının, endoplazmik retikuluma erişimi kapatarak orijinal durumuna geri dönmesine neden olma.

PMCA pompaları

Bu tip pompalar tüm ökaryotik hücrelerde bulunur ve Ca'nın dışarı atılmasından sorumludur.2+ Hücreler içinde sabit konsantrasyon sağlamak için hücre dışı boşluğa doğru.

Bu proteinde bir Ca iyonu taşınır2+ hidrolize edilmiş ATP. Aktarım sitoplazmada kalmodulin protein seviyeleri ile düzenlenir.

Ca konsantrasyonunu artırarak2+ Sitosolik, kalsiyum iyonlarını bağlayan kalmodulin seviyesini arttırır. Ca kompleksi2+-Kalmodulin daha sonra PMCA pompa bağlantı bölgesine monte edilir. Pompada, açıklığın hücre dışı boşluğa maruz kalmasına izin veren bir konformasyonel değişiklik meydana gelir..

Kalsiyum iyonları salınır ve hücre içindeki normal seviyelere döner. Sonuç olarak, Ca kompleksi2+-Pompanın konformasyonunu orijinal durumuna döndürerek, Calmodulin demonte edilir.

referanslar

  1. Brini, M. ve Carafoli, E. (2009). Sağlık ve hastalıkta kalsiyum pompaları. Fizyolojik yorumlar, 89(4), 1341-1378.
  2. Carafoli, E. ve Brini, M. (2000). Kalsiyum pompaları: kalsiyum transmembran taşınımı için yapısal temel ve mekanizma. Kimyasal biyolojide güncel görüş, 4(2), 152-161.
  3. Devlin, T.M. (1992). Biyokimya ders kitabı: klinik korelasyon ile.
  4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Biyofizik ve hücresel fizyoloji. Sevilla Üniversitesi.
  5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ve Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
  6. Pocock, G. ve Richards, C.D. (2005). İnsan fizyolojisi: tıbbın temeli. Elsevier İspanya.
  7. Voet, D., ve Voet, J.G. (2006). biokimya. Ed. Panamericana Medical.