Struktur, fungsi dan mekanisme aksi calmodulin

Calmodulin Ini adalah istilah yang berarti "protein yang dimodulasi kalsium", dan mengacu pada protein intraseluler kecil yang memiliki sifat ion kalsium (Ca ++) dan untuk memediasi banyak tindakan intraselulernya. Asal usul kata ini lahir dari kombinasi kata -kata bahasa Inggris 'kalsium', 'dimodulasi' dan 'protein' yang, ketika bersama -sama, berasal dari JERUK NIPISCium ModulProte ATEDDi dalam.

Di antara unsur -unsur mineral yang menjadi bagian dari konstitusi organisme hewan, kalsium, diikuti oleh fosfor, jauh berbeda dari yang paling melimpah, karena tulang dibentuk oleh deposisi dalam matriksnya dari sejumlah besar garam mineral yang terbentuk dari ini ion.

Skema Calmodulin dan Situs Union Kalsiumnya (Sumber: PDB [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Tentu saja, garam mineral kalsium ini sangat penting untuk Konstitusi dan konformasi sistem kerangka vertebrata, tetapi itu adalah bentuk kalsium terionisasi (Ca ++) dalam larutan dalam cairan tubuh yang menjadi kepentingan fisiologis yang relevan dengan kehidupan dari Kehidupan Organisme.

Kation ini, dengan dua muatan listrik positif dalam strukturnya, dapat bertindak sebagai konveyor saat ini ketika bergerak melalui membran sel dan memodifikasi tingkat potensi listriknya dalam banyak sel yang dapat dikuasai tubuh, terutama di otot jantung.

Tetapi relevansi fisiologis yang lebih besar adalah kenyataan bahwa banyak reaksi pengatur seluler yang ditembakkan oleh rangsangan eksternal, seperti neurotransmiter, hormon atau faktor fisik atau biokimia lainnya, adalah spesies air terjun metabolisme di mana beberapa protein berpartisipasi secara berurutan, beberapa di antaranya adalah enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang enzim di antaranya adalah enzim yang enzim yang merupakan enzim yang enzim di antaranya adalah enzim yang enzime yang merupakan enzim yang merupakan enzim yang enzime secara berurutan, di antaranya adalah enzim yang enzime yang merupakan enzim yang berurutan, enzim yang berurutan, yaitu enzim yang merupakan enzim mereka membutuhkan kalsium untuk aktivasi atau inaktivasi.

Kemudian dikatakan dalam kasus -kasus ini bahwa kalsium bertindak sebagai pembawa pesan kedua dalam air terjun metabolisme yang bertujuan memiliki hasil akhir yang akan menjadi respons sel yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan yang terdeteksi pada tingkat lain selain sel itu sendiri, dan itu membutuhkan darinya jawaban khusus itu.

Kalsium dapat bertindak langsung pada target biokimia untuk mempengaruhi aktivitasnya, tetapi seringkali membutuhkan partisipasi protein yang dengannya ia harus disatukan untuk dapat memberikan efeknya pada protein untuk memodifikasi. Calmodulin adalah salah satu protein yang memediasi itu.

[TOC]

Struktur

Calmodulin, dari keberadaan yang hebat, karena diekspresikan dalam hampir semua jenis sel organisme eukariotik, itu adalah protein asam kecil sekitar 17 kDa berat molekul, yang strukturnya sangat dipertahankan di antara spesies tersebut.

Dapat melayani Anda: saluran ionik: struktur, fungsi, jenis

Ini adalah protein monomer, yaitu, ini dibentuk oleh rantai polipeptida tunggal, yang mengadopsi pada terminalnya, bentuk domain globular yang disatukan oleh satu sama lain oleh baling -baling alfa. Setiap domain globular memiliki dua alasan yang dikenal sebagai tangan EF (dari bahasa Inggris EF Tangan) yang khas protein yang berikatan dengan kalsium.

Calmodulin terkait dengan ion kalsium (Sumber: Webridge [CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Motif topologi "EF" ini mewakili semacam struktur supersekundaria; Mereka saling terkait satu sama lain, di setiap domain globular, oleh daerah dengan fleksibilitas besar dan di masing -masing dari mereka ada situs persimpangan untuk Ca ++, yang melempar 4 situs secara total untuk setiap molekul calmodulin.

Persatuan ion kalsium, dengan beban positif, dimungkinkan berkat keberadaan limbah asam amino dengan rantai lateral yang bermuatan negatif di lokasi serikat kalsium kalsium kalsium calmodulin. Limbah ini adalah tiga aspartat dan glutamat.

Fungsi Calmodulin

Semua fungsi yang dikenal sejauh ini karena calmodulin dibingkai dalam sekelompok tindakan yang dipromosikan oleh peningkatan kalsium sitosolik yang diproduksi oleh pintu masuknya dari ruang ekstraseluler atau keluar dari endapan intraseluler: mitokondria dan retikulum endoplasma endoplasma:.

Banyak tindakan kalsium dipenuhi oleh ion ini yang bekerja langsung pada protein putihnya, yang dapat beragam sifat dan fungsi. Beberapa protein ini tidak dapat dipengaruhi secara langsung, tetapi mengharuskan kalsium bergabung dengan calmodulin dan kompleks inilah yang bekerja pada protein yang dipengaruhi oleh ion.

Dikatakan dari protein putih ini yang tergantung kalsium-kalmodulin dan di antaranya lusinan enzim, seperti protein, proteinfosfase, siklus nukleotida dan fosfodiesterase; Semua terlibat dalam fungsi fisiologis yang tak terhitung jumlahnya yang meliputi:

- Metabolisme

- Transportasi partikel

- Mobilitas visceral

- Sekresi zat

- Pemupukan ovula

- Ekspresi genetik

- Proliferasi sel

- Integritas struktural sel

- Komunikasi antar sel, dll.

Di antara protein dependen calmodulin dikutip: Cinase rantai cahaya myosin (MLCK), cinase fosforilase, dan Ca ++/Calmodulin Cinasas I, II dan III.

Dengan demikian, informasi yang dikodekan oleh sinyal kalsium (peningkatan atau penurunan konsentrasi intraselulernya) adalah "diuraikan" oleh ini dan protein serikat kalsium lainnya, yang membuat sinyal menjadi perubahan biokimia; Dengan kata lain, calmodulin adalah protein perantara dalam proses pensinyalan yang bergantung pada kalsium.

Dapat melayani Anda: GLUT 2: Karakteristik, Struktur, Fungsi

Mekanisme aksi

Calmodulin adalah protein yang sangat fleksibel, karena protein "target" -nya sangat beragam dalam bentuk, urutan, ukuran dan fungsi. Karena itu adalah protein yang berfungsi sebagai "sensor" ion kalsium, mekanisme aksinya tergantung pada perubahan yang diinduksi dalam struktur dan/atau konformasi setelah bergabung dengan empat ion ini.

Mekanisme aksinya dapat dicontohkan dengan meninjau secara singkat partisipasi mereka dalam beberapa proses fisiologis seperti kontraksi otot polos visceral dan adaptasi terhadap bau yang diderita oleh sel -sel hidung mukosa penciuman di hidung di hidung di hidung di hidung di hidung di hidung di hidungnya.

Calmodulin dan kontraksi otot polos

Struktur jembatan myosin cruciate dan calmodulin dalam microvellosing actin beams. Sumber: Jeffrey W. Coklat, c. James McKnight [cc by (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Kontraksi otot kerangka dan jantung dipicu ketika peningkatan sitosolik Ca ++ mencapai kadar di atas 10-6 mol/L dan ion ini berikatan dengan troponin C, yang mengalami perubahan pada osterik yang mempengaruhi tropomiosin. Pada gilirannya, tropomiosin bergerak dan mengungkapkan dalam aktin situs serikatnya dengan myosin, yang dapat dipicu oleh proses kontraktil itu.

Di otot polos tidak ada troponin C, dan peningkatan Ca ++ di atas tingkat yang ditunjukkan mempromosikan persatuannya dengan calmodulin. Kompleks Ca-Calmodulin yang aktif ke rantai cahaya cinase myosin (MLCK), yang pada gilirannya memfosforilasi ke rantai cahaya ini, mengaktifkan myosin dan memicu proses kontraktil.

Peningkatan Ca ++ diberikan oleh pintu masuknya dari luar atau keluar dari retikulum sarkoplasma dengan aksi inositol tryphosphate (IP3) yang dilepaskan oleh fosfolipase C dalam air terjun yang diaktifkan oleh reseptor digabungkan protein GQ GQ. Relaksasi terjadi ketika Ca ++, dengan aksi transportasi, dikeluarkan dari sitosol dan kembali ke situs sumbernya.

Perbedaan penting antara kedua jenis kontraksi adalah bahwa pada otot-otot lurik (jantung dan kerangka) Ca ++ menginduksi perubahan alesterical saat bergabung dengan proteinnya, troponin, sedangkan dalam halus perubahan yang dihasilkan oleh Ca-calmodulin adalah kovalen dan menyiratkan menyiratkan fosforilasi myosin.

Oleh karena itu, setelah tindakan Ca ++ selesai, partisipasi enzim lain yang menghilangkan fosfat yang ditambahkan oleh CINASA diperlukan. Enzim baru ini adalah fosfatase dari rantai cahaya myosin (MLCP) yang aktivitasnya tidak bergantung pada calmodulin, tetapi diatur oleh jalan lain.

Sebenarnya, proses otot polos kontraktil tidak berhenti, tetapi tingkat kontraksi dipertahankan pada tingkat menengah yang menghasilkan keseimbangan tindakan kedua enzim, MLCK yang dikendalikan oleh Ca ++ dan calmodulin, dan MLCP yang diserahkan ke lainnya Kontrol Pengaturan.

Dapat melayani Anda: pachyne

Adaptasi dalam sensor penciuman

Sensasi berbau memicu ketika reseptor penciuman yang terletak di silia sel yang terletak di permukaan mukosa penciuman diaktifkan.

Reseptor ini digabungkan dengan protein G heterotrofik yang dikenal sebagai "golf" (protein penciuman), yang memiliki tiga subunit: "αolf", "ß" dan "γ".

Ketika reseptor penciuman diaktifkan sebagai respons terhadap bau, subunit protein ini dipisahkan dan subunit "αolf" mengaktifkan enzim adenilkiklase, menghasilkan adenosin siklik monofosfat (AMPC).

AMPC mengaktifkan saluran tipe CNG (diaktifkan oleh nukleotida siklik) untuk kalsium dan natrium. Ion -ion ini memasuki sel, mendepolarisasi dan menyebabkan awal potensi aksi yang frekuensinya akan menentukan intensitas bau.

Kalsium yang masuk, yang cenderung mendepolarisasi sel, memiliki efek antagonis dari umpan balik negatif, agak kemudian, dengan bergabung dengan calmodulin dan di antara mereka menutup saluran dan menghilangkan stimulus depolarisasi, terlepas dari kenyataan bahwa stimulus bau tetap ada yang berlanjut tetap bertahan tetap terjadi tetap bertahan tetap bertahan tetap bertahan tetap bertahan tetap terjadi tetap bertahan tetap terjadi. Ini disebut adaptasi sensor.

Calmodulin pada tanaman

Tanaman juga merespons perbedaan konsentrasi intraseluler dari ion kalsium dengan menggunakan protein calmodulin. Dalam organisme ini, calmodulin memiliki banyak karakteristik struktural dan fungsional dengan rekan -rekan mereka pada hewan dan ragi, meskipun mereka berbeda dalam beberapa aspek fungsional.

Misalnya, calmodulin pada tanaman bergabung dengan urutan peptida pendek dalam protein putihnya, menginduksi perubahan struktural yang mengubah aktivitas mereka sebagai respons terhadap variasi kalsium internal.

Sejauh mana kontrol calmodulin pada tanaman proses analog yang terjadi pada hewan, adalah sesuatu yang masih menjadi subjek diskusi saat ini.

Referensi

1. Brenner B: Musculatur, di: Fisiologi, Ed 6; R Klinke et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
2. Ganong WF: Dasar Molekuler Fisiologi Medis, Dalam: Dalam: Tinjauan Fisiologi Medis, Edisi ke -25. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
3. Guyton AC, Hall JI: Pengantar Endokrinologi, dalam: Buku Teks Fisiologi Medis, Ed 13th Ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
4. Kaup UB, Müller F: Sistem Olfactorisches, di: Physiologie, edisi ke -4; P Deetjen et al (eds). München, Elsevier GmbH, Urban & Fischer, 2005.
5. Korbmacher C, Greger R, Brenner B, Silbernagl S: Die Zelle Als Grundbaustein, dalam: Fisiologi, Ed 6; R Klinke et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
6. Zielinski, r. DAN. (1998). Protein pengikat calmodulin dan calmodulin pada tanaman. Tinjauan Tahunan Biologi Tanaman, 49 (1), 697-725.