ATPaza de calciu

Dimerul ATPazei de calciu, Oryctolagus cuniculus

Calciul-ATPaze , sau Ca ²⁺ ATPaze , sunt enzime din clasa P-ATPaza care transferă ionii de calciu Ca ²⁺ , care sunt fundamentale în procesele de homeostazie ale acestui element în celulă.

Istorie

Că calciu nu este doar un element util pentru sistemul osos, ci că este necesar și pentru sistemul muscular, a fost descoperit la sfârșitul secolului al XIX-lea de fiziologul englez Sydney Ringer , teză susținută de unele observații făcute în anii '40. a confirmat rolul calciului ca mesager biologic. Dar abia în anii 1950 Setsuro Ebashi , un om de știință japonez , a dovedit rolul real al calciului în contracția musculară și apoi, după descoperirea în colaborare cu Fritz Albert Lipmann a reticulului sarcoplasmatic , a dovedit existența enzimei Calciu ATPase, datorită, de asemenea, observațiilor independente ale lui Wilhelm Hasselbach și M. Makinose din Heidelberg . În 1961 a fost descoperită și membrana Ca ²⁺ -ATPase, în 1969 a fost testat mecanismul și în 1971 a fost purificat de la un eritrocit . Proteina a fost clonată pentru prima dată de David H. MacLennan și colegii săi în 1985 .

Structura

Schema cristalografică

Calciul-ATPaza este o proteină transmembranară cu o secvență presupusă de 997 AA împărțită în două subunități; fiecare subunitate este compusă din 10 helice transmembranare α legate, prin intermediul unui peduncul elicoidal de 5 α, la un cap polar împărțit în locurile de fosforilare și transducție . Coada carboxilică poate sau nu să lege calmodulina .

Factori

Principalii inhibitori ai enzimei sunt Alf4 și phospholamban , o proteină asociată în mod normal cu SERCA, fosforilate de o -β adrenergici stimul (prin semnal în aval de pKa , în acest sens , a se vedea pozitiv lusitropo efect). Activitatea enzimatică este în schimb asistată de calsequestrină , o proteină de legare a calciului care sechestrează ionii prin scăderea nivelurilor intrareticulare și, prin urmare, scăderea raportului intra / extra reticular (media de 10000/1) care trebuie depășită împotriva gradientului.

Operațiune

Ca ²⁺ ATPaza poate fi găsită în două conformații: E1 și E2; în starea de ralanti (E1), pompa, cu afinitate pentru calciu citosolic, leagă unul sau doi ioni Ca ²⁺ în locul de legare, între timp pe locul fosforilării este transferat într-un fosfor din „ ATP pe” aspartat 351, Alf 4 ia locul grupului gamafosforic pe ADP și oferă pompei posibilitatea de a-și schimba conformația: canalul de transducție se închide deasupra ionilor, extinzându-se sub aceștia și expunându-i în partea necitosolică.

ATPaza, acum în starea E2 cu afinitate scăzută pentru calciu, eliberează ionii, se leagă de alf4 și revine la conformația E1, eliberând fosforul aspartic, revenind la situația inițială.

Nomenclatură

Conform localizării în celulă, calciu-ATPazele sunt împărțite în două clase, cu aproximativ 50% din omologia secvenței:

• SERCA (Sarco / Reticulul endoplasmatic ATPaza de calciu) , prezent pe reticulul sarcoplasmatic sau endoplasmatic cu funcția de sechestrare a calciului în interiorul cisternelor.

• PMCA (Plasma Membrane Calcium ATPase) , tipic membranei plasmatice , pompează calciu în afara celulei.

Ca ²⁺ ATPaza reticulului sarcoplasmatic

SERCA se află în membrana reticulelor sarcoplasmatice sau endoplasmatice și transferă doi ioni de calciu din citoplasmă în lumenul acestor două organite; este prezent în principal în celulele musculare, unde poate constitui până la 90% din proteinele de membrană. Intră în acțiune după ce nivelurile citoplasmatice de calciu intracelular au crescut, ca urmare, de exemplu, a stimulilor electrici care au deschis canale de calciu cu tensiune închisă: este cazul contracției musculare .

Este prezent în diferite țesături :

• SERCA 1 , țesut muscular scheletic .
• SERCA 2 , țesut muscular cardiac
• SERCA 3 , alte țesături

Coada nu leagă calmodulina.

Ca ²⁺ ATPaza membranei plasmatice

Pompa PMCA este localizată pe membrana plasmatică a celulei și expulzează ioni din celulă; are o afinitate ridicată pentru calciu, care se leagă puternic, dar se expulză lent în comparație cu schimbătorul 3Na / Ca, care este activat la concentrații mai mari de calciu: pompa PMCA este, prin urmare, utilizată mai ales în prezența concentrațiilor scăzute de calciu care urmează să fie expulzat și este utilizat în principal pentru întreținerea gradientului. Prin urmare, este reglat de cantitățile de calciu intracelular și leagă doar un ion de calciu pentru fiecare moleculă de ATP hidrolizat. Acesta joacă un rol fundamental în sinapse unde reglează acțiunea sinaptică.

Se găsește în toate celulele din diferite izoforme codificate de variația unei gene:

• PMCA 1 (gena ATP2B1), prezentă în toate țesuturile umane, este esențială pentru supraviețuirea embrionului.
• PMCA 2 (gena ATP2B2), prezent în principal în țesuturile nervoase și musculare datorită excitabilității sale mai mari, dacă este redus la tăcere provoacă probleme în urechea internă, rezultând dificultăți de auz și echilibru .
• PMCA 3 (gena ATP2B3), foarte asemănătoare cu cea anterioară, este prezentă în principal în țesuturile nervoase și musculare.
• PMCA 4 (gena ATP2B4), de asemenea, omniprezentă, reducerea silențierii nu cauzează probleme grave individului, dar poate provoca infertilitate masculină. are o greutate moleculară de 134.683