The kalsium pam adalah struktur yang bersifat protein yang bertanggungjawab bagi pengangkutan kalsium melalui membran sel. Struktur ini bergantung pada ATP dan dianggap sebagai protein seperti ATPase, juga disebut Ca 2+ -ATPase.
Ca 2+ -ATPase terdapat dalam semua sel organisma eukariotik dan penting untuk homeostasis kalsium dalam sel. Protein ini melakukan pengangkutan aktif primer, kerana pergerakan molekul kalsium bertentangan dengan kecerunan kepekatannya.
Struktur kristalografi SERCA.
Sumber: Wcnsaffo
Fungsi pam kalsium
Ca 2+ memainkan peranan penting dalam sel, jadi peraturan di dalamnya sangat penting untuk berfungsi dengan baik. Selalunya bertindak sebagai utusan kedua.
Di ruang ekstraselular, kepekatan Ca 2+ kira-kira 10,000 kali lebih tinggi daripada di dalam sel. Peningkatan kepekatan ion ini dalam sitoplasma sel mencetuskan pelbagai tindak balas, seperti pengecutan otot, pembebasan neurotransmitter, dan pemecahan glikogen.
Terdapat beberapa cara untuk memindahkan ion ini dari sel: pengangkutan pasif (keluar tidak spesifik), saluran ion (pergerakan yang memihak kepada kecerunan elektrokimia mereka), pengangkutan aktif sekunder jenis anti-sokongan (Na / Ca), dan pengangkutan aktif utama dengan pam. Bergantung pada ATP.
Tidak seperti mekanisme perpindahan Ca 2+ yang lain , pam beroperasi dalam bentuk vektor. Iaitu ion bergerak hanya dalam satu arah sehingga hanya berfungsi dengan mengusirnya.
Sel sangat sensitif terhadap perubahan kepekatan Ca 2+ . Dengan menunjukkan perbezaan yang ketara dengan kepekatan ekstraselular mereka, oleh itu sangat penting untuk mengembalikan tahap sitosolik normal mereka dengan cekap.
Jenis-Jenis
Tiga jenis Ca 2+ -ATPases telah dijelaskan dalam sel haiwan, mengikut lokasinya di sel; pam yang terletak di membran plasma (PMCA), yang terletak di retikulum endoplasma dan membran nuklear (SERCA), dan yang terdapat di membran radas Golgi (SPCA).
Pam SPCA juga mengangkut ion Mn 2+ yang merupakan kofaktor pelbagai enzim dalam matriks Golgi.
Sel ragi, organisma eukariotik lain dan sel tumbuhan menunjukkan jenis-jenis Ca2 + -ATPases yang lain.
Struktur
Pam PMCA
Dalam membran plasma kita dapati pengangkutan Na / Ca antiportik aktif, yang bertanggungjawab untuk pemindahan sejumlah besar Ca 2+ dalam sel ketika rehat dan aktiviti. Di kebanyakan sel dalam keadaan rehat, pam PMCA bertanggungjawab untuk mengangkut kalsium ke luar.
Protein ini terdiri daripada sekitar 1,200 asid amino, dan mempunyai 10 segmen transmembran. Terdapat 4 unit utama di sitosol. Unit pertama mengandungi kumpulan amino terminal. Yang kedua mempunyai ciri-ciri asas, yang memungkinkan untuk mengikat fosfolipid asid.
Pada unit ketiga terdapat asid aspartat dengan fungsi pemangkin, dan "hilir" ini adalah jalur pengikat isotosianat fluorescein, dalam domain pengikatan ATP.
Pada unit keempat adalah domain pengikatan tenangodulin, laman pengenalan kinase tertentu (A dan C) dan jalur pengikat Ca 2+ alosterik .
Pam SERCA
Pam SERCA terdapat dalam jumlah besar dalam retikulum sarkoplasma sel otot dan aktivitinya berkaitan dengan pengecutan dan kelonggaran dalam kitaran pergerakan otot. Fungsinya adalah untuk mengangkut Ca 2+ dari sitosol sel ke matriks retikulum.
Protein ini terdiri daripada rantai polipeptida tunggal dengan 10 domain transmembran. Strukturnya pada dasarnya sama dengan protein PMCA, tetapi berbeza kerana ia hanya mempunyai tiga unit dalam sitoplasma, yang aktif berada di unit ketiga.
Fungsi protein ini memerlukan keseimbangan caj semasa pengangkutan ion. Dua Ca 2+ (oleh hidrolisis ATP) dipindahkan dari sitosol ke matriks retikulum, terhadap kecerunan kepekatan yang sangat tinggi.
Pengangkutan ini berlaku secara antiportal, kerana pada masa yang sama dua H + diarahkan ke sitosol dari matriks.
Mekanisme operasi
Pam SERCA
Mekanisme pengangkutan terbahagi kepada dua keadaan E1 dan E2. Di E1 laman web pengikat yang mempunyai pertalian tinggi untuk Ca 2+ diarahkan ke sitosol. Di E2, laman pengikat diarahkan ke arah lumen retikulum, menunjukkan pertalian rendah untuk Ca 2+ . Kedua-dua ikatan ion Ca 2+ selepas pemindahan.
Semasa pengikatan dan pemindahan Ca 2+ , perubahan konformasi terjadi, termasuk pembukaan domain M protein, yang menuju ke sitosol. Ion kemudian mengikat dengan lebih mudah ke dua laman web pengikat domain tersebut.
Penyatuan kedua-dua ion Ca 2+ mendorong serangkaian perubahan struktur dalam protein. Antaranya, putaran domain tertentu (domain A) yang menyusun semula unit pam, memungkinkan pembukaan ke arah matriks retikulum untuk melepaskan ion, yang tidak berpasangan berkat penurunan pertalian di laman pengikat.
Proton H + dan molekul air menstabilkan tapak pengikatan Ca 2+ , menyebabkan domain A berputar kembali ke keadaan asalnya, menutup akses ke retikulum endoplasma.
Pam PMCA
Jenis pam ini terdapat di semua sel eukariotik dan bertanggungjawab untuk mengusir Ca 2+ ke arah ruang ekstraselular untuk memastikan kepekatannya stabil di dalam sel.
Dalam protein ini, ion Ca 2+ diangkut oleh ATP yang dihidrolisis. Pengangkutan diatur oleh tahap protein tenangodulin dalam sitoplasma.
Dengan meningkatkan kepekatan Ca 2+ sitosolik , tahap tenangodulin meningkat, yang mengikat ion kalsium. Kompleks Ca 2+ -calmodulin kemudian dipasang ke tapak pengikat pam PMCA. Perubahan konformasi berlaku di pam yang membolehkan bukaan terkena ke ruang ekstraselular.
Ion kalsium dilepaskan, memulihkan tahap normal di dalam sel. Akibatnya, kompleks Ca 2+ -calmodulin dibongkar, mengembalikan konformasi pam ke keadaan semula.
Rujukan
- Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Pam kalsium dalam kesihatan dan penyakit. Ulasan fisiologi, 89 (4), 1341-1378.
- Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Pam kalsium: asas struktur dan mekanisme pengangkutan transmembran kalsium. Pendapat semasa dalam biologi kimia, 4 (2), 152-161.
- Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinikal.
- Latorre, R. (Ed.). (Sembilan belas sembilan puluh enam). Biofizik dan fisiologi sel. Universiti Sevilla.
- Lodish, H., Darnell, JE, Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekular. Macmillan.
- Pocock, G., & Richards, CD (2005). Fisiologi manusia: asas perubatan. Elsevier Sepanyol.
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.