ฟังก์ชั่นเครื่องสูบแคลเซียมประเภทโครงสร้างและการใช้งาน

ปั๊มแคลเซียม มันเป็นโครงสร้างของธรรมชาติโปรตีนที่ทำหน้าที่ขนส่งแคลเซียมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โครงสร้างนี้ขึ้นอยู่กับ ATP และถือเป็นโปรตีนประเภท ATPase หรือที่เรียกว่า Ca²⁺-ATPase.

แคลิฟอร์เนีย²⁺-ATPase พบได้ในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตและเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแคลเซียมในสภาวะสมดุลในเซลล์ โปรตีนนี้ดำเนินการขนส่งหลักที่ใช้งานอยู่เนื่องจากการเคลื่อนไหวของโมเลกุลแคลเซียมไปกับการไล่ระดับความเข้มข้นของมัน.

ดัชนี

• 1 หน้าที่ของเครื่องสูบแคลเซียม
• 2 ประเภท
• 3 โครงสร้าง
  • 3.1 ปั๊ม PMCA
  • 3.2 ปั๊ม SERCA
• 4 กลไกการทำงาน
  • 4.1 ปั๊ม SERCA
  • 4.2 ปั๊ม PMCA
• 5 อ้างอิง

หน้าที่ของปั๊มแคลเซียม

แคลิฟอร์เนีย²⁺ มันเติมเต็มบทบาทสำคัญในเซลล์ดังนั้นการควบคุมภายในจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานที่เหมาะสม บ่อยครั้งที่เขาทำหน้าที่เป็นผู้ส่งสารที่สอง.

ในช่องว่างภายนอกเซลล์ความเข้มข้นของ Ca²⁺ มันใหญ่กว่าภายในเซลล์ประมาณ 10,000 เท่า การเพิ่มความเข้มข้นของไอออนนี้ในเซลล์ไซโตพลาสซึมทำให้เกิดการตอบสนองหลายอย่างเช่นการหดตัวของกล้ามเนื้อการปล่อยสารสื่อประสาทและการย่อยสลายไกลโคเจน.

มีหลายวิธีในการถ่ายโอนไอออนเหล่านี้จากเซลล์: การขนส่งแบบพาสซีฟ (ไม่ใช่เฉพาะเอาต์พุต), ช่องไอออน (การเคลื่อนไหวเพื่อไล่ระดับสีด้วยไฟฟ้าเคมี), การขนส่งแบบแอคทีฟรองของประเภทแอนติพอร์ ขึ้นอยู่กับ ATP.

ซึ่งแตกต่างจากกลไกอื่น ๆ ของการกำจัดของ Ca²⁺, ปั๊มทำงานในรูปแบบเวกเตอร์ นั่นคือไอออนเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้นเพื่อให้ทำงานได้โดยการขับไล่พวกมัน.

เซลล์มีความไวสูงมากต่อการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของ Ca²⁺. เมื่อนำเสนอความแตกต่างที่มีเครื่องหมายเช่นนี้กับความเข้มข้นนอกเซลล์ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเรียกคืนระดับปกติของเซลล์ cytosolic อย่างมีประสิทธิภาพ.

ชนิด

มีการอธิบาย Ca สามประเภท²⁺-ATPases ในเซลล์สัตว์ตามตำแหน่งในเซลล์ ปั๊มที่อยู่ในพลาสมาเมมเบรน (PMCA) ปั๊มที่ตั้งอยู่ในเอนโดพลาสซึมเรติเคิลและนิวเคลียร์เมมเบรน (SERCA) และปั๊มที่พบในเมมเบรนของอุปกรณ์ Golgi (SPCA).

ปั๊ม SPCA ยังขนส่ง Mn ions²⁺ ซึ่งเป็นปัจจัยร่วมของเอนไซม์ต่าง ๆ ของเมทริกซ์ของอุปกรณ์ Golgi.

เซลล์ยีสต์สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตอื่น ๆ และเซลล์พืชแสดง Ca ชนิดอื่น²⁺-ATPas โดยเฉพาะอย่างยิ่ง.

โครงสร้าง

ปั๊ม PMCA

ในพลาสมาเมมเบรนเราพบการขนส่ง Na / Ca ของ antiparthic ที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีความรับผิดชอบในการกำจัด Ca จำนวนมาก²⁺ ในเซลล์ที่พักผ่อนและทำกิจกรรม ในเซลล์ส่วนใหญ่ที่เหลือหน้าที่รับผิดชอบในการขนส่งแคลเซียมไปยังภายนอกคือปั๊ม PMCA.

โปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วยกรดอะมิโนประมาณ 1,200 ชนิดและมีเซกเมนต์เมมเบรน 10 ส่วน ใน cytosol มี 4 หน่วยหลัก หน่วยแรกประกอบด้วยกลุ่มอะมิโน - เทอร์มินัล ประการที่สองมีลักษณะพื้นฐานซึ่งช่วยให้สามารถผูกกับฟอสโฟไลปิดการทำงานของกรด.

ในหน่วยที่สามเป็นกรดแอสปาร์ติกที่มีฟังก์ชั่นเร่งปฏิกิริยาและ "ดาวน์สตรีม" ของวงฟลูออไรเซซิน isotocyanate isotocyanate ที่ถูกผูกมัดในโดเมน ATP.

ในหน่วยที่สี่คือโดเมนที่มีผลผูกพันกับเคลโดดูลินไซต์ที่ได้รับการยอมรับของไคเนสบางอย่าง (A และ C) และแถบผูกพันของแคลิฟอร์เนีย²⁺ allosteric.

ปั๊มเซก้า

ปั๊ม SERCA พบในปริมาณมากในเรโทรของกล้ามเนื้อและกิจกรรมของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการหดตัวและผ่อนคลายในวงจรการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ ฟังก์ชั่นคือการขนส่ง Ca²⁺ จาก cytosol ของเซลล์ถึงเมทริกซ์ของ reticulum.

โปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วยสายใยโพลีเปปไทด์เดี่ยวที่มี 10 โดเมนเมมเบรน โครงสร้างของมันนั้นเหมือนกับโปรตีน PMCA แต่ต่างกันตรงที่มันมีเพียงสามหน่วยภายในไซโตพลาสซึมโดยมีไซต์ที่ใช้งานอยู่ในหน่วยที่สาม.

การทำงานของโปรตีนนี้ต้องการความสมดุลของโหลดระหว่างการขนส่งของไอออน สองแคลิฟอร์เนีย²⁺ (โดยไฮโดรไลซ์ ATP) ถูกแทนที่จากไซโตโซลไปยังเมทริกซ์ของ reticulum กับการไล่ระดับความเข้มข้นที่สูงมาก.

การขนส่งนี้เกิดขึ้นในลักษณะ antiportic เพราะในเวลาเดียวกันสอง H⁺ พวกมันจะถูกส่งตรงไปยังไซโตโซลจากเมทริกซ์.

กลไกการทำงาน

ปั๊ม SERCA

กลไกการขนส่งแบ่งออกเป็นสองสถานะ E1 และ E2 ในไซต์เชื่อมโยง E1 ที่มีความสัมพันธ์สูงสำหรับ Ca²⁺ พวกเขามุ่งตรงไปยังไซโตโซล ใน E2 ไซต์ที่ถูกจับจะถูกนำไปยังลูเมนของ reticulum ซึ่งมีความสัมพันธ์ต่ำสำหรับ Ca²⁺. ไอออน Ca ทั้งสอง²⁺ เข้าร่วมหลังจากการถ่ายโอน.

ระหว่างสหภาพและการโอนเงินของ Ca²⁺, การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเกิดขึ้นรวมถึงการเปิด M โดเมนของโปรตีนซึ่งมีต่อไซโตโซล ไอออนจะเข้าร่วมได้ง่ายขึ้นกับทั้งสองเว็บไซต์ผูกพันของโดเมนดังกล่าว.

การรวมกันของไอออน Ca ทั้งสอง²⁺ ส่งเสริมชุดของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีน ในหมู่พวกเขาการหมุนของบางโดเมน (โดเมน A) ที่จัดโครงสร้างหน่วยของปั๊มใหม่ทำให้การเปิดไปสู่เมทริกซ์ของเรติเคิลนั้นปล่อยอิออนซึ่งแยกได้เนื่องจากการลดลงของความสัมพันธ์ในไซต์การรวม.

โปรตอน H⁺ และโมเลกุลของน้ำจะทำให้ไซต์ของ Ca คงที่²⁺, ทำให้โดเมน A หมุนกลับไปเป็นสถานะดั้งเดิมปิดการเข้าถึงเอนโดพลาสมาแอสโทรรี.

ปั๊ม PMCA

ปั๊มชนิดนี้พบได้ในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดและรับผิดชอบต่อการขับออกของ Ca²⁺ ไปยังพื้นที่นอกเซลล์เพื่อรักษาความเข้มข้นคงที่ภายในเซลล์.

ในโปรตีนนี้ Ca ion ถูกขนส่ง²⁺ โดย ATP ที่ถูกไฮโดรไลซ์ การขนส่งถูกควบคุมโดยระดับของโปรตีนคาโลดูลินในพลาสซึม.

โดยการเพิ่มความเข้มข้นของ Ca²⁺ ไซโตซิลิกเพิ่มระดับของยากล่อมประสาทซึ่งผูกไอออนแคลเซียม คอมเพล็กซ์ Ca²⁺-คาลโมดูลินจะถูกประกอบเข้ากับ PMCA การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเกิดขึ้นในเครื่องสูบน้ำที่ช่วยให้ช่องเปิดสัมผัสกับพื้นที่นอกเซลล์.

แคลเซียมไอออนจะถูกปล่อยออกมาเพื่อคืนระดับปกติภายในเซลล์ ดังนั้นคอมเพล็กซ์ Ca²⁺-Calmodulin ถูกถอดประกอบกลับโครงสร้างของปั๊มกลับสู่สภาพเดิม.

การอ้างอิง

1. Brini, M. , & Carafoli, E. (2009) เครื่องสูบแคลเซียมในสุขภาพและโรค. ความคิดเห็นทางสรีรวิทยา, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E. , & Brini, M. (2000) เครื่องสูบแคลเซียม: โครงสร้างพื้นฐานสำหรับและกลไกของการขนส่งแคลเซียมเมมเบรน. ความคิดเห็นปัจจุบันทางชีววิทยาเคมี 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). ตำราวิชาชีวเคมี: มีความสัมพันธ์ทางคลินิก.
4. Latorre, R. (Ed.) (1996). ชีวฟิสิกส์และสรีรวิทยาของเซลล์. มหาวิทยาลัยเซวิลล์.
5. Lodish, H. , Darnell, J.E. , Berk, A. , Kaiser, C.A. , Krieger, M. , Scott, M. P. , & Matsudaira, P. (2008). ชีววิทยาของเซลล์โมเลกุล. Macmillan.
6. Pocock, G. , & Richards, C. D. (2005). สรีรวิทยาของมนุษย์: พื้นฐานของยา. เอลส์เวียร์สเปน.
7. Voet, D. , & Voet, J. G. (2006). ชีวเคมี. Ed. Panamericana การแพทย์.