Kalciová pumpa - Calcium pump
Vápenatá čerpadla jsou skupinou transportérů iontů, které se nacházejí v buněčné membráně všech zvířecích buněk. Ty jsou zodpovědné za aktivní transport z vápníku z buňky pro údržbu strmé Ca 2+ elektrochemického gradientu přes buněčnou membránu. Vápencové pumpy hrají klíčovou roli ve správné buněčné signalizaci tím, že udržují intracelulární koncentraci vápníku zhruba 10 000krát nižší než extracelulární koncentraci. Pokud tak neučiníte, je to jedna z příčin svalových křečí .
Plazmatické membrány Ca 2+ ATPázy a sodno-vápenato tepla jsou spolu hlavními regulátory intracelulárních Ca 2+ koncentracích.
Biologická role
Ca 2+ má mnoho důležitých rolí jako intracelulární posel . Uvolnění velkého množství volného Ca 2+ může vyvolat vývoj oplodněného vajíčka , smrštění buněk kosterního svalstva , sekreci sekrečními buňkami a interakce s proteiny reagujícími na Ca 2+, jako je kalmodulin . Pro udržení nízké koncentrace volného Ca 2+ v cytosolu buňky pomocí membránové pumpy jako je vápník ATPázy nalézt v membránách sarkoplasmatického retikula z kosterního svalstva . Tato čerpadla jsou potřebná k poskytnutí strmého elektrochemického gradientu, který umožňuje Ca 2+ spěchat do cytosolu, když stimulační signál otevírá kanály Ca 2+ v membráně. Pumpy jsou také nutné k aktivnímu čerpání Ca 2+ zpět z cytoplazmy a návratu buňky do stavu před signálem.
Krystalografie kalciových pump
Struktura vápenatých pump nalezená v sarkoplazmatickém retikulu kosterního svalu byla objasněna v roce 2000 Toyoshimou a kol. pomocí mikroskopie tubulárních krystalů a 3D mikrokrystalů. Pumpa má molekulovou hmotnost 110 000 amu , ukazuje tři dobře oddělené cytoplazmatické domény , s transmembránovou doménou sestávající z deseti alfa šroubovic a dvou transmembránových vazebných míst Ca 2+ .
Mechanismus
Klasická teorie aktivního transportu pro ATPázy typu P
| E1 → | (2H + out, 2Ca 2+ in) → | E1⋅2Ca 2+ → | E1⋅ ATP |
| ↑ | ↓ | ||
| E2 | E1⋅ADP | ||
| ↑ (Pi výstup) | ↓ (výstup ADP) | ||
| E2⋅Pi | ← E2P | ← (2H + vstup, 2Ca 2+ výstup) | ← E1P |
Data z krystalografických studií Chikashi Toyoshima aplikovaná na výše uvedený cyklus
| E1 - vysoká afinita pro Ca 2+ , 2 vázané na Ca 2+ , 2 H + uvolněné protiionty |
| E1⋅2Ca 2+ - otevřená cytoplazmatická brána, dochází k volné iontové výměně Ca 2+ mezi vázanými ionty a ionty v cytoplazmě, uzavřená konfigurace domén N , P , A rozbitá, odhalení katalytického místa |
| E1⋅ ATP - ATP váže a spojuje N na P , P ohyby, N kontakty A , A způsobuje vytažení šroubovice M1 , zavírá cytoplazmatickou bránu, vázaný Ca 2+ uzavřený v transmembráně |
| E1⋅ADP - přenos fosforylu, ADP disociuje |
| E1P - A se otáčí, transmembránové helixy se přeskupují, vazebná místa jsou zničena, lumenální brána otevřena, vázaný Ca 2+ uvolněn |
| E2P - otevřená iontová cesta do lumen, Ca 2+ do lumen |
| E2⋅Pi - katalyzuje uvolňování Pi, P unbends, Transmembránové šroubovice přeskupeny, uzavírá lumen vrata |
| E2 - transmembrána M1 tvoří cytoplazmatický přístupový tunel k vazebným místům Ca 2+ |