Кальциевый насос - Calcium pump
 | Эта статья может быть слишком техническим для большинства читателей, чтобы понять. Пожалуйста помогите улучшить это к Сделайте это понятным для неспециалистов, не снимая технических деталей. (Январь 2016) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Кальциевые насосы семья ионные транспортеры найдено в клеточная мембрана всех клеток животных. Они несут ответственность за активный транспорт из кальций вне ячейки для поддержания крутого Ca2+ электрохимический градиент через клеточную мембрану. Кальциевые насосы играют решающую роль в правильном клеточная сигнализация сохраняя внутриклеточную концентрацию кальция примерно в 10 000 раз ниже, чем внеклеточную концентрацию.[1] Несоблюдение этого правила - одна из причин появления мышц. судороги.
В плазматическая мембрана Ca2+ АТФаза и натрий-кальциевый обменник вместе являются основными регуляторами внутриклеточный Ca2+ концентрации.[2]
Биологическая роль
Ca2+ играет важную роль в качестве внутриклеточный мессенджер. Выделение большого количества свободного Ca2+ может вызвать оплодотворенная яйцеклетка разрабатывать, скелетные мышцы клетки сокращаться, секреция секреторными клетками и взаимодействием с Ca2+ - реагирующие белки, такие как кальмодулин. Для поддержания низких концентраций свободного Ca2+ в цитозоль, клетки используют мембранные насосы, такие как кальциевая АТФаза, обнаруженная в мембранах саркоплазматический ретикулум из скелетные мышцы. Эти насосы необходимы для обеспечения крутого электрохимический градиент что позволяет Ca2+ броситься в цитозоль, когда сигнал стимула открывает Ca2+ каналы в мембране. Насосы также необходимы для активно качать CA2+ обратно из цитоплазмы и вернуть клетку в ее предсигнальное состояние.[3]
Кристаллография кальциевых насосов
Структура кальциевых насосов, обнаруженных в саркоплазматическом ретикулуме скелетных мышц, была выяснена в 2000 году Toyoshima и соавт. с помощью микроскопии трубчатых кристаллов и 3D микрокристаллов. Насос имеет молекулярную массу 110000 аму, показывает три хорошо разделенных цитоплазматических домены, с трансмембранным доменом, состоящим из десяти альфа спирали и два трансмембранных Ca2+ участок связывания.[4]
Механизм
Классическая теория активного транспорта АТФаз P-типа[5]
| E1 → | (2H+ вых, 2Ca2+ в) → | E1⋅2Ca2+ → | E1⋅ АТФ |
| ↑ | ↓ | ||
| E2 | E1⋅ADP | ||
| ↑ (Пи наружу) | ↓ (выход ADP) | ||
| E2⋅Pi | ← E2P | ← (2H+ дюйм, 2Ca2+ из) | ← E1P |
Данные кристаллографических исследований Чикаси Тоёшимы применительно к вышеуказанному циклу. [6][7]
| E1 - высокое сродство к Ca2+, 2 Ca2+ граница, 2 H+ выпущенные противоионы |
| E1⋅2Ca2+ - цитоплазматические ворота открыты, Ca свободный2+ ионный обмен происходит между связанными ионами и ионами в цитоплазме, закрытая конфигурация N, п, А домены сломаны, обнажая каталитический сайт |
| E1⋅ АТФ - Связки и ссылки ATP N к п, п изгибы N контакты А, А причины M1 спираль подтягивается, закрывает цитоплазматические ворота, связывает Са2+ окклюзия трансмембранным |
| E1⋅ADP - Перенос фосфорила, АДФ диссоциирует |
| E1P - А вращается, трансмембранные спирали перестраиваются, сайты связывания разрушаются, люменальные ворота открываются, Са2+ вышел |
| E2P - открытый ионный путь в просвет, Са2+ к просвету |
| E2⋅Pi - А катализирует высвобождение Пи, п разгибается, трансмембранные спирали перестраиваются, закрывает просвет просвета |
| E2 - трансмембранный M1 формирует туннель доступа цитоплазмы к Ca2+ участок связывания |
Рекомендации
- ^ Карафоли Э (январь 1991 г.). «Кальциевый насос плазматической мембраны». Physiol. Rev. 71 (1): 129–53. Дои:10.1152 / Physrev.1991.71.1.129. PMID 1986387.
- ^ Strehler EE, Zacharias DA (январь 2001 г.). «Роль альтернативного сплайсинга в создании разнообразия изоформ среди кальциевых насосов плазматической мембраны». Physiol. Rev. 81 (1): 21–50. Дои:10.1152 / Physrev.2001.81.1.21. PMID 11152753.
- ^ Альбертс, Брюс; Брей, Деннис; Хопкин, Карен; Джонсон, Александр Д; Льюис, Джулиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2009). Эссенциальная клеточная биология (3-е изд.). Нью-Йорк: Наука о гирляндах. С. 552–553. ISBN 978-0815341291.
- ^ Тоошима, Чикаси; Накасако, Масаёши; Номура, Хироми; Огава, Харуо (8 июня 2000 г.). «Кристаллическая структура кальциевого насоса саркоплазматического ретикулума при разрешении 2,6 Å». Природа. 405 (6787): 647–655. Дои:10.1038/35015017. PMID 10864315.
- ^ Тоошима, Чикаши; Норимацу, Ёсиюки; Ивасава, Шихо; Цуда, Такео; Огава, Харуо (5 декабря 2007 г.). «Как процессинг аспартилфосфата связан с закрытием просвета ионного пути в кальциевом насосе». Труды Национальной академии наук. 104 (50): 19831–19836. Дои:10.1073 / pnas.0709978104. ЧВК 2148383. PMID 18077416. Получено 28 марта 2016.
- ^ Тоошима, Чикаши; Номура, Хироми (8 августа 2002 г.). «Структурные изменения кальциевого насоса, сопровождающие диссоциацию кальция». Природа. 418 (6898): 605–611. Дои:10.1038 / природа00944. PMID 12167852.
- ^ Тоошима, Чикаси; Мизутани, Тацуаки (30 июня 2004 г.). «Кристаллическая структура кальциевого насоса со связанным аналогом АТФ». Природа. 430 (6999): 529–535. Дои:10.1038 / природа02680. PMID 15229613.