カルシウムポンプの機能、種類、構造および操作



の カルシウムポンプ それは細胞膜を通るカルシウムの輸送を担うのはタンパク質の性質の構造です。この構造はATPに依存し、Caとも呼ばれるATPase型タンパク質と見なされます。2+-ATPase.

Ca2+-ＡＴＰアーゼは真核生物の全ての細胞に見られ、そして細胞中のカルシウム恒常性に必須である。カルシウム分子の動きはその濃度勾配に反するため、このタンパク質は主な能動輸送を実行します。.

索引

  • 1カルシウムポンプの機能
  • 2種類
  • 3つの構造
    • 3.1ポンプPMCA
    • 3.2 SERCAポンプ
  • 4作動メカニズム
    • 4.1 SERCAポンプ
    • 4.2 PMCAポンプ
  • 5参考文献

カルシウムポンプの機能

Ca2+ それは細胞内で重要な役割を果たしているので、それら内でのその調節はその適切な機能のための基本である。多くの場合、彼はセカンドメッセンジャーとして機能します。.

細胞外空間でのCa濃度2+ それは細胞の内側よりおよそ10,000倍大きいです。細胞質におけるこのイオンの濃度の増加は、筋収縮、神経伝達物質放出およびグリコーゲン分解などのいくつかの反応を引き起こす.

これらのイオンを細胞から移動させるにはいくつかの方法があります：受動輸送（非特異的出力）、イオンチャネル（その電気化学的勾配に有利な動き）、アンチポートタイプの二次能動輸送（Na / Ca）、およびポンプによる一次能動輸送。 ATPに依存.

Caの他の置換メカニズムとは異なり2+, ポンプはベクトル形式で動作します。つまり、イオンは一方向にのみ移動するため、それらを追い出すことによってのみ機能します。.

細胞はカルシウム濃度の変化に非常に敏感です2+. その細胞外濃度とのこのような著しい違いを提示するとき、それはそれゆえその正常なサイトゾルレベルを効率的に回復することが重要である。.

タイプ

３種類のＣａが記載されている。2+-細胞内のそれらの位置に従って、動物の細胞内のATPアーゼ。原形質膜（PMCA）にあるポンプ、小胞体と核膜（SERCA）にあるポンプ、およびゴルジ体の膜（SPCA）にあるポンプ.

SPCAポンプはMnイオンも輸送する2+ これはゴルジ体のマトリックスの様々な酵素の補因子です.

酵母細胞、他の真核生物および植物細胞は他のタイプのCaを提示します2+-ATPasasは非常に特別.

構造

PMCAポンプ

原形質膜において、我々は能動的な反発性Na / Ca輸送を見出し、それはかなりの量のCaの置換の原因である。2+ 休止中の細胞および活動中。安静時のほとんどの細胞では、外側へのカルシウムの輸送の責任はPMCAポンプです.

これらのタンパク質は約1,200個のアミノ酸からなり、10個の膜貫通セグメントを持っています。サイトゾルには4つの主な単位があります。第一単位はアミノ末端基を含む。第二のものはそれが酸活性化リン脂質に結合することを可能にする基本特性を有する。.

3番目のユニットには触媒機能を持つアスパラギン酸があり、その「下流」にはATP結合ドメインのフルオレセインイソシアナート結合バンドがあります。.

4番目のユニットには、カルモジュリンへの結合ドメイン、特定のキナーゼの認識部位（AおよびC）、およびCaの結合バンドがあります。2+ アロステリック.

SERCAポンプ

SERCAポンプは筋細胞の筋小胞体に大量に見られ、それらの活性は筋運動サイクルの収縮と弛緩に関連しています。その機能はCaを輸送することです2+ 細胞のサイトゾルから細網のマトリックスまで.

これらのタンパク質は、10回膜貫通ドメインを有する単一のポリペプチド鎖からなる。その構造は基本的にPMCAタンパク質と同じですが、細胞質内に3つのユニットしかなく、3番目のユニットに活性部位があるという点で異なります。.

このタンパク質の機能は、イオンの輸送中に負荷バランスを必要とします。二つのCa2+ （加水分解されたＡＴＰによる）は、非常に高い濃度勾配に反して、細胞質ゾルから網状組織のマトリックスへと置換される。.

同時に2つのHが+ それらはマトリックスからサイトゾルに向けられる.

作動メカニズム

SERCAポンプ

輸送機構は２つの状態Ｅ１およびＥ２に分けられる。 Ｃａに対して高い親和性を有するＥ１結合部位において。2+ それらはサイトゾルに向けられている。 Ｅ２では、結合部位は、Ｃａに対して低い親和性を示す網状体の内腔に向けられている。2+. 二つのCaイオン2+ 転送後に参加する.

Caの連合そして移動の間に2+, サイトゾルに向かっているタンパク質のＭドメインの開放を含む、立体構造変化が起こる。次にイオンは前記ドメインの２つの結合部位により容易に結合する。.

二つのCaイオンの結合2+ タンパク質の一連の構造変化を促進します。その中には、ポンプのユニットを再編成する特定のドメイン（ドメインA）の回転があり、レチクルのマトリックスへの開口部がイオンを放出することを可能にします。これは、結合部位における親和性の低下のおかげで切り離されます.

H陽子+ そして水分子はＣａの結合部位を安定化させる。2+, ドメインAを元の状態に回転させ、小胞体へのアクセスを閉じる。.

PMCAポンプ

このタイプのポンプはすべての真核細胞に見られ、Caの排出に関与しています。2+ 細胞内の安定した集中を維持するために細胞外スペースの方に.

このタンパク質ではCaイオンが輸送されます2+ 加水分解されたATPによって。輸送は細胞質内のカルモジュリンタンパク質のレベルによって調節される.

Ca濃度を上げることによって2+ サイトゾルは、カルシウムイオンを結合するカルモジュリンのレベルを上げます。 Caコンプレックス2+-次にカルモジュリンはＰＭＣＡポンプ取り付け部位に組み立てられる。開口部を細胞外空間に露出させることを可能にする構造変化がポンプで起こる.

カルシウムイオンが放出され、細胞内の正常レベルを回復します。その結果、Ca錯体2+-カルモジュリンは分解され、ポンプの構造を元の状態に戻します.

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