Funzioni, tipi, struttura e funzionamento della pompa di calcio

IL Pompa di calcio È una struttura della natura proteica che è responsabile del trasporto di calcio attraverso le membrane cellulari. Questa struttura dipende dall'ATP ed è considerata una proteina di tipo ATPASA, chiamata anche CA²⁺-Atpasa.

Il CA²⁺-ATPASA si trova in tutte le cellule degli organismi eucariotici e sono essenziali per l'omeostasi del calcio nella cellula. Questa proteina esegue il trasporto attivo primario, poiché il movimento delle molecole di calcio va contro il suo gradiente di concentrazione.

Struttura cristallografica SERCA.
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Funzioni della pompa di calcio

Il CA²⁺ Soddisfa i documenti importanti nella cella, quindi il loro regolamento al loro interno è fondamentale per la loro corretta operazione. Spesso agisce come un secondo messaggero.

In spazi extracellulari la concentrazione di Ca²⁺ Sono circa 10.000 volte superiore rispetto alle cellule. Un aumento della concentrazione di questo ione nel citoplasma cellulare innesca varie risposte, come contrazioni muscolari, rilascio di neurotrasmettitore e degradazione del glicogeno.

Esistono diversi modi per spostare questi ioni dalle cellule: trasporto passivo (produzione non specifica), canali ionici (movimento a favore del suo gradiente elettrochimico), trasporto attivo secondario antiport (NA/CA) e trasporto attivo primario con la pompa ATP dipendente.

A differenza degli altri meccanismi di spostamento di CA²⁺, La pompa funziona in forma vettoriale. Cioè, lo ione si muove in una direzione in modo che funzioni solo espellendoli.

La cellula è estremamente sensibile ai cambiamenti di concentrazione di CA²⁺. Presentando una differenza così marcata con la sua concentrazione extracellulare, quindi è così importante ripristinare in modo efficiente i suoi normali livelli citosolici.

Ragazzi

Sono stati descritti tre tipi di CA²⁺-Atasas nelle cellule animali, secondo le loro posizioni nelle cellule; Le pompe situate nella membrana plasmatica (PMCA), quelle situate nel reticolo endoplasmatico e nella membrana nucleare (SERCA) e quelle che si trovano nella membrana dell'apparato del Golgi (SPCA).

Bombe SPCA trasporta anche ioni Mn²⁺ che sono cofattori di vari enzimi della matrice dell'apparato Golgi.

Le cellule di lievito, da altri organismi eucarioti e cellule vegetali hanno altri tipi di CA²⁺-Atasas molto particolari.

Struttura

Pompa PMCA

Nella membrana plasmatica troviamo il trasporto antiPortico attivo NA/CA, essendo responsabile dello spostamento di una quantità significativa di CA²⁺ Nelle cellule di riposo e attività. Nella maggior parte delle celle a riposo, il gestore del trasporto di calcio verso l'esterno è la pompa PMCA.

Queste proteine ​​sono costituite da circa 1.200 aminoacidi e ha 10 segmenti transmembranici. Nel citosol ci sono 4 unità principali. La prima unità contiene il gruppo amino-terminale. Il secondo ha caratteristiche di base, che consente ai fosfolipidi di unire gli attivatori.

Nella terza unità c'è un acido aspartico con funzione catalitica e "a valle" di questo una banda di legame di microfono di fluoresceina, nel dominio dell'Unione ATP.

Nella quarta unità c'è la padronanza dell'Unione per la calmodulina, i siti di riconoscimento di alcune chinasi (A e C) e le bande vincolanti di CA²⁺ Alosterico.

Pompa Serca

Le pompe SERCA sono in gran quantità nel reticolo sarcoplasmatico delle cellule muscolari e la loro attività è correlata alla contrazione e al rilassamento nel ciclo del movimento muscolare. La sua funzione è quella di trasportare la CA²⁺ Dal citosol della cellula alla matrice del reticolo.

Queste proteine ​​sono costituite da una singola catena polipeptidica con 10 domini transmarket. La sua struttura è sostanzialmente uguale a quella delle proteine ​​PMCA, ma differisce in quanto hanno solo tre unità all'interno del citoplasma, essendo il sito attivo nella terza unità.

Il funzionamento di questa proteina richiede un equilibrio di carichi durante il trasporto ionico. Due ca²⁺ (mediante ATP idrolizzato) vengono spostati dal citosol alla matrice del reticolo, contro un gradiente di concentrazione molto elevato.

Questo trasporto si verifica antiPorticamente, perché allo stesso tempo due h⁺ Sono diretti al citosol dalla matrice.

Meccanismo operativo

Bombe Serca

Il meccanismo di trasporto è diviso in due stati E1 ed E2. Nell'E1 i siti sindacali che presentano un'alta affinità per la CA²⁺ Sono diretti al citosol. Nell'E2 i siti dell'Unione sono diretti verso il lume del reticolo che presentano una bassa affinità per CA²⁺. I due ioni Ca²⁺ Unisciti dopo il trasferimento.

Durante l'Unione e il trasferimento della CA²⁺, Si verificano cambiamenti conformazionali, inclusa l'apertura del M -Domain della proteina, che è verso il citosol. Gli ioni sono quindi legati più facilmente ai due siti sindacali di detto dominio.

L'Unione dei due ioni Ca²⁺ promuove una serie di cambiamenti strutturali nelle proteine. Tra questi la rotazione di alcuni domini (dominio A) che riorganizza le unità di bombe, consentendo l'apertura verso la matrice del reticolo per rilasciare gli ioni, che sono disaccoppiati grazie alla diminuzione dell'affinità dell'Unione.

I protoni h⁺ e le molecole d'acqua stabilizzano il sito dell'Unione della CA²⁺, Far ruotare nuovamente il dominio nel suo stato originale, chiudendo l'accesso al reticolo endoplasmatico.

Pompe PMCA

Questi tipi di pompe si trovano in tutte le cellule eucariotiche ed è responsabile dell'espulsione di CA²⁺ Verso lo spazio extracellulare per mantenere stabile la sua concentrazione nelle cellule.

In questa proteina viene trasportato²⁺ Di ATP idrolizzato. Il trasporto è regolato dai livelli della proteina di calmodulina nel citoplasma.

Aumentando la concentrazione di CA²⁺ I livelli citosolici e calmodulina aumentano, che sono leganti gli ioni di calcio. Il complesso CA²⁺-Calmodulin, quindi assembla il sito della bomba PMCA. C'è un cambiamento conformazionale nella pompa che consente di esposto l'apertura allo spazio extracellulare.

Gli ioni di calcio vengono rilasciati, ripristinando i livelli normali all'interno della cellula. Di conseguenza il complesso CA²⁺-La calmodulina è Desasambla, restituendo la conformazione della pompa al suo stato originale.

Riferimenti

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