Funkcie, typy, štruktúra a prevádzka vápenatého čerpadla

Ten Vápnikové čerpadlo Je to proteínová prírodná štruktúra, ktorá je zodpovedná za transport vápnika cez bunkové membrány. Táto štruktúra je závislá od ATP a považuje sa za proteín typu ATPASA, ktorý sa tiež nazýva CA²⁺-Atpasa.

CA²⁺-ATPASA sa nachádza vo všetkých bunkách eukaryotických organizmov a sú nevyhnutné pre homeostázu vápnika v bunke. Tento proteín vykonáva primárny aktívny transport, pretože pohyb molekúl vápnika je v rozpore s jeho koncentračným gradientom.

Kryštalografická štruktúra Serca.
Zdroj: wcnsafpo [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)] [TOC]

Funkcie vápenatého čerpadla

CA²⁺ Spĺňa dôležité dokumenty v bunke, takže ich regulácia v nich je základom ich správnej prevádzky. Často pôsobí ako druhý posol.

V extracelulárnych priestoroch koncentrácia CA²⁺ Je to približne 10.000 krát vyššie ako v bunkách. Zvýšenie koncentrácie tohto iónu v bunkovej cytoplazme spúšťa rôzne reakcie, ako sú svalové kontrakcie, uvoľňovanie neurotransmiterov a degradácia glykogénu.

Existuje niekoľko spôsobov, ako presunúť tieto ióny z buniek: pasívny transport (nešpecifický výstup), iónové kanály (pohyb v prospech jeho elektrochemického gradientu), antiportovaný sekundárny aktívny transport (NA/CA) a primárny aktívny transport s ATP v závislosti od pumpy ATP.

Na rozdiel od ostatných mechanizmov vytesnenia CA²⁺, Čerpadlo funguje vo vektorovej podobe. To znamená, že ión sa pohybuje jedným smerom, takže funguje iba tým, že ich vylúčite.

Bunka je mimoriadne citlivá na zmeny koncentrácie CA²⁺. Prezentovaním takéhoto výrazného rozdielu s extracelulárnou koncentráciou, takže je také dôležité účinne obnoviť svoje normálne cytosolické hladiny.

Chlapci

Boli opísané tri typy CA²⁺-Atasas v živočíšnych bunkách podľa ich miest v bunkách; Čerpadlá umiestnené v plazmatickej membráne (PMCA), pumpy umiestnené v endoplazmatickom retikule a nukleárnej membráne (SERCA) a písacie nachádzajúce sa v membráne Golgiho aparátu (SPCA).

Bomby SPCA tiež prepravujú MN ióny²⁺ ktoré sú kofaktormi rôznych enzýmov matrice golgiho aparátu.

Kvasinkové bunky z iných eukaryotingových organizmov a rastlinných buniek majú iné typy CA²⁺-Veľmi konkrétne Atasas.

Štruktúra

Čerpadlo

V plazmatickej membráne nachádzame aktívny antiportický transport NA/CA, ktorý je zodpovedný za vytesnenie značného množstva CA²⁺ V bunkách odpočinku a aktivity. Vo väčšine buniek v pokoji je manažér transportu vápnika vonku čerpadlo PMCA.

Tieto proteíny sú tvorené asi 1.200 aminokyselín a má 10 transmembranálnych segmentov. V cytosóle sú 4 hlavné jednotky. Prvá jednotka obsahuje amino-terminálnu skupinu. Druhý má základné vlastnosti, ktoré umožňujú fosfolipidom pripojiť sa k aktivátorom.

V tretej jednotke je kyselina asparágová s katalytickou funkciou a „downstream“ z tohto fluoresceínového väzbového pásu ISO, v doméne ATP Union.

V štvrtej jednotke je majstrovstvo únie pre kalmodulín, rozpoznávacie miesta určitých kináz (A a C) a väzobné pásma CA²⁺ Výlučný.

Čerpadlo

Čerpadlá SERCA sú vo veľkom množstve v sarkoplazmatickom retikule svalových buniek a ich aktivita súvisí s kontrakciou a relaxáciou v cykle pohybu svalov. Jeho funkciou je prepravovať CA²⁺ Od cytosolu bunky po maticu retikula.

Tieto proteíny pozostávajú z jedného polypeptidového reťazca s 10 transmarketovými doménami. Jeho štruktúra sa v podstate rovná štruktúre proteínov PMCA, ale líši sa v tom, že majú iba tri jednotky v cytoplazme, čo je aktívne miesto v tretej jednotke.

Prevádzka tohto proteínu vyžaduje rovnováhu zaťaženia počas transportu iónov. Dve ca²⁺ (hydrolyzovanými ATP) sú vytlačené z cytosolu do matrice sietí proti veľmi vysokému koncentračnému gradientu.

Tento transport sa vyskytuje antiporticky, pretože zároveň dva h⁺ Sú nasmerované na cytosol z matrice.

Prevádzkový mechanizmus

Bomby Serca

Transportný mechanizmus je rozdelený do dvoch štátov E1 a E2. V E1 Únie, ktoré predstavujú vysokú afinitu k CA²⁺ Sú nasmerované na cytosol. V E2 sú únie miesta zamerané na lúmen retikula, ktorý predstavuje nízku afinitu k CA²⁺. Dva ióny CA²⁺ sa po prenose stretne.

Počas únie a prevod CA²⁺, Vyskytujú sa konformačné zmeny, vrátane otvorenia m -domény proteínu, ktorý je smerom k cytosólu. Ióny sú potom ľahšie viazané na dve miesta Únie uvedenej domény.

Únia týchto dvoch iónov CA²⁺ podporuje sériu štrukturálnych zmien v proteíne. Medzi nimi rotácia určitých domén (domény A), ktorá reorganizuje jednotky bomby, čo umožňuje otvorenie smerom k matici retikula uvoľniť ióny, ktoré sú oddelené vďaka poklesu afinity v odborových miestach.

Protóny H⁺ a molekuly vody stabilizujú miesto únie CA²⁺, Spôsobenie opätovného otáčania domény do pôvodného stavu, uzatváranie prístupu k endoplazmatickému retikulum.

Čerpadlá PMCA

Tieto typy čerpadiel sa nachádzajú vo všetkých eukaryotických bunkách a sú zodpovedné za vyhostenie CA²⁺ smerom k extracelulárnemu priestoru, aby sa jeho koncentrácia do buniek stala stabilnou.

V tomto proteíne sa transportuje ión²⁺ Hydrolyzovaným ATP. Transport je regulovaný hladinami kalmodulínového proteínu v cytoplazme.

Zvýšením koncentrácie CA²⁺ Cytosolické hladiny kalmodulínu sa zvyšujú, ktoré sú viazané na ióny vápnika. Komplex CA²⁺-kalmodulín, potom zostavuje miesto bomby bomby PMCA. Existuje konformačná zmena v čerpadle, ktorá umožňuje odkrytie otvoru do extracelulárneho priestoru.

Uvoľňujú sa vápnikové ióny a obnovujú normálne hladiny vo vnútri bunky. Následne komplex CA²⁺-Kalmodulín je Desasambla, ktorá vracia konformáciu čerpadla do pôvodného stavu.

Odkazy

1. Brini, m., & Carafoli a. (2009). Vápnikové čerpadlá v oblasti zdravia a chorôb. Physiological Reviews, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, e., & Brini, m. (2000). Vápnikové čerpadlá: Štrukturálny základ a mechanizmus transmembránovej transportu vápnika. Súčasný názor v chemickej biológii, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Učebnica biochémie: s klinickými koreláciami.
4. Latorre, R. (Ed.). (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Biofyzika a fyziológia buniek. Univerzita.
5. Ubytovňa, h., Darnell, J. A., Berk, a., Kaiser, C. Do., Krieger, m., Scott, m. P., & Matsudaira, P. (2008). Biológia mäkkýšov. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). Human Fyziológia: základňa medicíny. Elsevier Španielsko.
7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochémia. Edimatizovať. Pan -American Medical.