Proteiny vázající kalmodulin - Calmodulin-binding proteins

Proteiny vázající kalmodulin jsou, jak naznačuje jejich název, bílkoviny, které se vážou klimodulin. Kalmodulin se může vázat na různé proteiny ve dvou krocích vazební mechanismus "konformační a vzájemně indukované přizpůsobení ", kde se obvykle dvě domény kalmodulinu obalují kolem vznikající spirálové vazebné domény kalmodulinu z cílového proteinu.

Mezi příklady patří:

Aktivace Ca2 +

Řada různých iontů, včetně Vápník (Ca2 +), hrají zásadní roli v regulaci buněčných funkcí. Calmodulin (CaM), a Protein vázající vápník, který zprostředkovává signalizaci Ca2 +, je zapojen do všech typů buněčných mechanismů, včetně metabolismu, synaptické plasticity, růstu nervů, kontrakce hladkého svalstva atd. Calmodulin umožňuje množství proteinů, které pomáhají v progresi těchto drah pomocí jejich interakcí s CaM v jeho konformace vázaná na Ca2 + (Ca2 + -CaM) nebo jako jeho stav bez Ca2 + (ApoCaM). Každý z proteinů má svou vlastní jedinečnou afinitu k CaM, kterou lze manipulovat přítomností nebo nepřítomností koncentrací Ca2 +, aby bylo umožněno požadované uvolnění nebo navázání na CaM, které určuje jeho schopnost vykonávat jeho buněčnou funkci. Mezi proteiny, které se aktivují po navázání na Ca2 + -CaM, patří Myosinová kináza lehkého řetězce, Fosfatáza, Ca2 + / kalmodulin-dependentní protein kináza II (CaMKs) atd. Proteiny, jako je neurogranin (Ng), který hraje zásadní roli v postsynaptické funkci, se však mohou vázat na CaM v ApoCaM pouze prostřednictvím své IQ-domény. Jelikož jsou tyto interakce výjimečně specifické, lze je regulovat prostřednictvím Posttranslační modifikace enzymy jako kinázy a Fosfatáza ovlivnit jejich buněčné funkce. V případě Ng může být synaptická funkce inhibována PKC zprostředkovanou fosforylací jeho IQ-domény, která brání jeho interakci s CaM.[1]

Buněčné funkce mohou být nepřímo regulovány CaM, protože působí jako prostředník pro enzymy, které k aktivaci vyžadují stimulaci Ca2 +. Studie prokázaly, že afinita kalmodulinu k Ca2 + se zvyšuje, když je vázán na protein vázající kalmodulin, což mu umožňuje převzít svou regulační roli při reakcích závislých na Ca2 +. Kalmodulin, složený ze 2 párů EF-ruční doména vázající vápník 2 oddělené v různých strukturních oblastech prodlouženou alfa spirálovou oblastí, což jí umožňuje reagovat na změny v cytosolické koncentraci iontů Ca2 + převzetím dvou odlišných konformací, v neaktivním stavu nevázaného Ca2 + a v aktivním stavu vázaného Ca2 +. Kalmodulin se váže na cílové proteiny prostřednictvím svých krátkých komplementárních peptidových sekvencí, což způsobuje konformační změnu „indukovaného přizpůsobení“, která podle potřeby mění aktivitu proteinů vázajících kalmodulin v reakci na signály druhého posla Ca2 +, které vznikají v důsledku změn intracelulárních koncentrací Ca2 + . Tyto signály druhého posla Ca2 + jsou přenášeny a integrovány pro udržení homeostatické rovnováhy iontů Ca2 +.[2]

Protein GAP-43

Nachází se v nervovém systému, GAP-43 je protein asociovaný s růstem (GAP) exprimovaný ve vysokých hladinách během presynaptického vývojového a regeneračního axonálního růstu. Jako hlavní složka růstového kuželu zpomaluje zvýšení koncentrací GAP-43 proces axonálních růstových kuželů, které se vyvíjejí do stabilních synaptických terminálů. Všechny proteiny GAP-43 sdílejí zcela konzervovanou aminokyselinovou sekvenci, která obsahuje vazebnou doménu CaM a serinový zbytek, který lze použít k inhibici vazby kalmodulinu po fosforylaci Protein kináza C. (PKC). Díky těmto vlastnostem vázajícím kalmodulin je GAP-43 schopen reagovat na aktivaci PKC a uvolňovat volný kalmodulin v požadovaných oblastech. Pokud jsou nízké koncentrace Ca2 +, je GAP-43 schopen vázat a stabilizovat neaktivní stav kalmodulinu bez Ca2 +, což mu umožňuje absorbovat a reverzně inaktivovat CaM v růstových kuželech. Tato vazba kalmodulinu na GAP-43 je umožněna záporně nabitým CaM elektrostaticky interagujícím s pozitivně nabitou „kapsou“ vytvořenou v samotné molekule GAP-43.[3]

Reference

  1. ^ Kaleka, Kanwardeep S .; Petersen, Amber N .; Florence, Matthew A .; Gerges, Nashaat Z. (2012-01-23). „Stahování proteinů vázajících kalmodulin“. Žurnál vizualizovaných experimentů (59): 3502. doi:10.3791/3502. ISSN  1940-087X. PMC  3462570. PMID  22297704.
  2. ^ Zielinski, Raymond E. (1998). "Kalmodulin a proteiny vázající kalmodulin v rostlinách". Roční přehled fyziologie rostlin a molekulární biologie rostlin. 49 (1): 697–725. doi:10.1146 / annurev.arplant.49.1.697. ISSN  1040-2519. PMID  15012251.
  3. ^ Skene, J.H.Pate (1990). „GAP-43 jako„ klimodulinová houba “a některé důsledky pro signalizaci vápníku v axonových koncovkách“. Doplňky výzkumu neurověd. 13: S112 – S125. doi:10.1016 / 0921-8696 (90) 90040-a. ISSN  0921-8696. PMID  1979675.

externí odkazy