Calmodulin

Proses selular dan fisiologi yang kompleks pada makhluk hidup memerlukan pengaturan yang diselaraskan pada tahap molekul untuk memastikan penyesuaian haiwan atau tumbuhan, misalnya, ke habitat. Untuk tujuan ini, terdapat banyak molekul yang campur tangan dalam proses seperti komunikasi sel, metabolisme atau pembelahan sel. Salah satu molekul ini adalah protein Calmodulinyang, dengan bantuan kalsium, mempengaruhi fungsi banyak protein aktif biologi yang lain.

Apa itu tenangodulin?

Calmodulin adalah protein pengatur intraselular yang mengikat ion kalsium. Kerana strukturnya, ia tergolong dalam kumpulan protein EF-hand. Bentuk tenangodulin, yang terdiri daripada 148 asid amino dan panjang 6.5 nm, menyerupai dumbbell. Jisim molekul molekul protein ini kira-kira 17 kDa.

Oleh kerana fungsi biologisnya dalam penghantaran isyarat di dalam sel, tenangodulin juga dapat diklasifikasikan sebagai utusan kedua, iaitu bahan utusan sekunder yang, bagaimanapun, tidak aktif secara enzimatik. Dalam dua domain sfera protein terdapat dua motif helix-loop-helix pada jarak 1,1 nm, yang mana empat ion ion kalsium dapat diikat. Struktur ini dikenali sebagai tangan EF. Struktur tangan EF disambungkan oleh ikatan hidrogen antara lembaran beta antiparallel of tenangodulin.

Fungsi, kesan & tugas

Calmodulin memerlukan tiga hingga empat ion kalsium terikat setiap molekul untuk aktif. Dalam keadaan diaktifkan, kompleks kalsium-kododulin yang terbentuk terlibat dalam pengaturan sejumlah besar reseptor, enzim dan saluran ion dengan pelbagai fungsi. Enzim yang dikawal selia termasuk phosphatase calcineurin, yang memainkan peranan penting dalam mengatur tindak balas imun, dan sintase nitrik oksida endotel (eNOS), yang menghasilkan NO, yang antara lain digunakan untuk kelonggaran otot licin dan dengan itu untuk pengembangan Salur darah.

Pada kepekatan kalsium rendah, adenylate cyclase (AC) juga diaktifkan, pada kepekatan kalsium yang tinggi, sebaliknya, rakan enzim, phosphodiesterase (PDE). Dengan cara ini urutan kronologi mekanisme pengawalseliaan dicapai: pada mulanya AC menetapkan jalur isyarat dalam gerakan melalui pengeluaran AMP siklik (cAMP), kemudian ini dimatikan lagi oleh PDE lawan melalui degradasi cAMP. Walau bagaimanapun, kesan pengawalan tenangodulin pada protein kinase seperti CaM kinase II atau myosin light chain kinase (MLCK), yang akan dijelaskan dengan lebih terperinci di bawah, sangat diketahui.

CAMKII dapat mengikat residu fosfat ke pelbagai protein dan dengan demikian mempengaruhi metabolisme tenaga, kebolehtelapan ion dan pembebasan neurotransmitter dari sel. CAMKII terdapat dalam kepekatan yang sangat tinggi di otak, di mana ia memainkan peranan penting dalam keplastikan neuron, iaitu. semua proses pembelajaran. Tetapi tenangodulin juga sangat diperlukan untuk proses pergerakan. Pada waktu rehat, kepekatan ion kalsium dalam sel otot sangat rendah dan dengan itu, tenangodulin tidak aktif. Sekiranya sel otot teruja, kalsium akan mengalir ke dalam plasma sel dan, sebagai kofaktor, menempati empat tempat pengikat pada kododulin.

Ini sekarang dapat mengaktifkan kinase rantai ringan myosin, yang mengalihkan serat kontraktil dalam sel dan dengan itu memungkinkan pengecutan otot. Enzim lain yang kurang dikenali yang berada di bawah pengaruh tenangodulin adalah guanylate cyclase, Ca-Mg-ATPase dan phospholipase A2.

Pendidikan, kejadian, sifat & nilai optimum

Calmodulin berlaku di semua eukariota, yang merangkumi semua tumbuhan, haiwan, kulat dan kumpulan makhluk amoeboid. Oleh kerana molekul tenangodulin dalam organisma ini biasanya disusun dengan cara yang hampir serupa, dapat diasumsikan bahawa ia adalah protein yang sangat tua yang berasal dari evolusi.

Sebagai peraturan, tenangodulin terdapat dalam jumlah yang besar dalam plasma sel. Dalam sitosol sel-sel saraf, misalnya, kepekatan biasa adalah sekitar 30-50 µM, iaitu 0.03-0.05 mol / L. Protein terbentuk semasa transkripsi dan terjemahan menggunakan gen CALM, di mana terdapat tiga alel yang diketahui setakat ini, yang disebut sebagai CALM-1, CALM-2 dan CALM-3.

Penyakit & Gangguan

Terdapat sebilangan bahan kimia yang boleh memberi kesan penghambatan pada tenangodulin dan oleh itu dikenali sebagai perencat tenang. Dalam kebanyakan kes, kesan penghambatan mereka didasarkan pada fakta bahawa mereka mengangkut kalsium keluar dari sel dan dengan itu mengeluarkannya dari tenangodulin, yang kemudian hanya terdapat dalam keadaan tidak aktif.

Bahan penghambat ini merangkumi, misalnya, W-7. Di samping itu, beberapa ubat phenothiazine psikotropik menghalang tenangodulin. Seluas fungsi regulasi tenangodulin, begitu banyak kecacatan dan gangguan yang dapat dibayangkan ketika protein tidak lagi dapat diaktifkan oleh kalsium kofaktor dan enzim sasaran yang diatur sendiri kurang aktif. Pengaktifan CAMKII yang tidak mencukupi, misalnya, boleh menyebabkan pembatasan keplastikan saraf, yang menjadi asas bagi proses pembelajaran.

Pengurangan pengaktifan MLCK mengganggu pengecutan otot, yang boleh menyebabkan gangguan pergerakan. Kurang pengaktifan enzim kalsineurin kerana kekurangan kododulin akan mempengaruhi tindak balas imun badan dan kurang pengaktifan eNO akan menyebabkan kepekatan NO lebih rendah. Yang terakhir ini terutama menyebabkan masalah di mana sebaliknya oksida nitrat seharusnya mencegah pembekuan darah yang tidak diingini dan melebarkan saluran untuk tujuan peredaran darah yang lebih baik. Walau bagaimanapun, ia juga harus disebutkan pada ketika ini bahawa sensor kalsium Frequenin dapat mengambil alih fungsi biologi tenangodulin dalam keadaan tertentu dan dengan itu menggantikan molekul.