Vápníkové čerpadlo - Calcium pump
 | tento článek může být pro většinu čtenářů příliš technická na to, aby tomu rozuměli. Prosím pomozte to vylepšit na aby to bylo srozumitelné pro neodborníky, aniž by byly odstraněny technické podrobnosti. (Leden 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) |
Vápníkové pumpy jsou rodina iontové transportéry nalezen v buněčná membrána všech živočišných buněk. Jsou odpovědní za aktivní transport z vápník ven z buňky pro údržbu strmého Ca2+ elektrochemický gradient přes buněčnou membránu. Vápníkové pumpy hrají při správném používání zásadní roli buněčná signalizace tím, že udržuje intracelulární koncentraci vápníku zhruba 10 000krát nižší než extracelulární koncentrace.[1] Pokud tak neučiníte, je jednou z příčin svalů křeče.
The plazmatická membrána Ca2+ ATPáza a výměník sodíku a vápníku jsou společně hlavními regulátory intracelulární Ca.2+ koncentrace.[2]
Biologická role
Ca.2+ má mnoho důležitých rolí jako intracelulární posel. Uvolnění velkého množství volného Ca2+ může vyvolat a oplodněné vajíčko Vyvinout, kosterní sval buňky ke kontrakci, vylučování sekrečními buňkami a interakcemi s Ca2+ -odpovídající proteiny jako klimodulin. Udržovat nízké koncentrace volného Ca2+ v cytosol, buňky používají membránové pumpy, jako je ATPáza vápníku nacházející se v membránách sarkoplazmatické retikulum z kosterní sval. Tato čerpadla jsou potřebná k zajištění strmosti elektrochemický gradient který umožňuje Ca2+ spěchat do cytosolu, když stimulační signál otevře Ca2+ kanály v membráně. Čerpadla jsou také nutná aktivně pumpovat Ca2+ zpět z cytoplazmy a vrátit buňku do stavu před signálem.[3]
Krystalografie vápenatých pump
Struktura vápníkových pump, která se nachází v sarkoplazmatickém retikulu kosterního svalu, objasnila v roce 2000 Toyoshima a kol. pomocí mikroskopie tubulárních krystalů a 3D mikrokrystalů. Pumpa má molekulovou hmotnost 110 000 amu, ukazuje tři dobře oddělené cytoplazmatické domén s transmembránovou doménou skládající se z deseti alfa helixy a dva transmembránové Ca2+ vazebná místa.[4]
Mechanismus
Klasická teorie aktivního přenosu pro ATPázy typu P.[5]
| E1 → | (2H+ ven, 2Ca2+ v) → | E1⋅2Ca2+ → | E1⋅ ATP |
| ↑ | ↓ | ||
| E2 | E1⋅ADP | ||
| ↑ (Pi out) | ↓ (ADP výstup) | ||
| E2⋅Pi | ← E2P | ← (2H+ v, 2Ca2+ ven) | ← E1P |
Data z krystalografických studií Chikashiho Toyoshimy aplikovaná na výše uvedený cyklus [6][7]
| E1 - vysoká afinita k Ca2+, 2 Ca2+ vázané, 2 H+ uvolněné protiionty |
| E1⋅2Ca2+ - cytoplazmatická brána otevřená, volný Ca2+ iontová výměna nastává mezi vázanými ionty a ionty v cytoplazmě, uzavřená konfigurace N, P, A rozbité domény vystavující katalytické místo |
| E1⋅ ATP - ATP se váže a odkazy N na P, P ohyby, N kontakty A, A příčiny M1 spirála vytáhnout, zavře cytoplazmatickou bránu, vázaný Ca2+ uzavřený v transmembráně |
| E1⋅ADP - Přenos fosforylu, ADP disociuje |
| E1P - A otáčí se, transmembránové šroubovice se mění, vazebná místa zničena, lumenální brána otevřená, vázaný Ca2+ propuštěn |
| E2P - otevřená iontová cesta do lumenu, Ca2+ do lumenu |
| E2⋅Pi - A katalyzuje uvolňování Pi, P unbend, transmembránové šroubovice přeskupeny, zavře lumenální bránu |
| E2 - transmembránový M1 tvoří cytoplazmatický přístupový tunel do Ca2+ vazebná místa |
Reference
- ^ Carafoli E (leden 1991). "Vápníkové čerpadlo plazmatické membrány". Physiol. Rev. 71 (1): 129–53. doi:10.1152 / fyzrev.1991.71.1.129. PMID 1986387.
- ^ Strehler EE, Zacharias DA (leden 2001). "Úloha alternativního sestřihu při vytváření diverzity izoforem mezi vápenatými pumpami s plazmatickou membránou". Physiol. Rev. 81 (1): 21–50. doi:10.1152 / physrev.2001.81.1.21. PMID 11152753.
- ^ Alberts, Bruce; Bray, Dennis; Hopkin, Karen; Johnson, Alexander D; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2009). Základní buněčná biologie (3. vyd.). New York: Garland Science. str. 552–553. ISBN 978-0815341291.
- ^ Toyoshima, Chikashi; Nakasako, Masayoshi; Nomura, Hiromi; Ogawa, Haruo (8. června 2000). "Krystalová struktura vápníkové pumpy sarkoplazmatického retikula při rozlišení 2,6 Á". Příroda. 405 (6787): 647–655. doi:10.1038/35015017. PMID 10864315.
- ^ Toyoshima, Chikashi; Norimatsu, Yoshiyuki; Iwasawa, Shiho; Tsuda, Takeo; Ogawa, Haruo (5. prosince 2007). „Jak je zpracování aspartylfosfátu spojeno s lumenálním hradlem iontové dráhy ve vápníkové pumpě?“. Sborník Národní akademie věd. 104 (50): 19831–19836. doi:10.1073 / pnas.0709978104. PMC 2148383. PMID 18077416. Citováno 28. března 2016.
- ^ Toyoshima, Chikashi; Nomura, Hiromi (8. srpna 2002). "Strukturální změny ve vápníkové pumpě doprovázející disociaci vápníku". Příroda. 418 (6898): 605–611. doi:10.1038 / nature00944. PMID 12167852.
- ^ Toyoshima, Chikashi; Mizutani, Tatsuaki (30. června 2004). "Krystalová struktura vápníkové pumpy s navázaným analogem ATP". Příroda. 430 (6999): 529–535. doi:10.1038 / nature02680. PMID 15229613.