칼슘펌프

Calcium pump

칼슘펌프는 모든 동물세포의 세포막에서 발견되는 이온전달물질군이다.그들은 세포막을 가로지르는 가파른 Ca2+ 전기화학적 경사를 유지하기 위해 세포 밖으로 칼슘의 능동적인 이동을 책임진다.칼슘 펌프는 세포내 칼슘 농도를 세포외 농도보다 약 10,000배 낮게 유지함으로써 적절한 세포 신호 전달에 중요한 역할을 한다.[1]그렇게 하지 않는 것은 근육 경련의 한 원인이다.

플라즈마 막 Ca2+ ATPase와 나트륨-칼슘 교환기는 세포내2+ Ca 농도의 주요 조절기이다.[2]

생물학적 역할

주요기사 : 생물학의 칼슘

ca는2+ 세포내 메신저로서 중요한 역할을 많이 한다.다량의 자유 Ca가2+ 방출되면 수정란이 발달하고, 골격 근육 세포가 수축하며, 분비 세포에 의한 분비물, 그리고 칼모둘린과 같은 Ca2+ 반응 단백질과의 상호작용을 유발할 수 있다.세포는 세포질의 저농도의 자유 Ca를2+ 유지하기 위해 골격근의 사코플라즘 망막에서 발견되는 칼슘 ATPase와 같은 막 펌프를 사용한다.이 펌프는 자극 신호가 막의 Ca2+ 채널을 열 때 Ca가2+ Cytosol로 돌진할 수 있는 가파른 전기화학 구배를 제공하기 위해 필요하다.또한 펌프는 Ca를2+ 세포질 밖으로 다시 펌핑하여 세포질 전 상태로 되돌리기 위해 필요하다.[3]

칼슘 펌프 결정학

골격근의 사코플라스믹 레티쿨럼에서 발견된 칼슘 펌프 구조는 2000년 토요시마 등에 의해 해명되었다.관 모양의 결정체와 3D 미세 결정체의 현미경을 이용하여이 펌프는 분자 질량이 110,000au로, 세 개의 잘 분리된 세포질 영역을 보여주며, 10개의 알파 나선형과 2개의 투과체 카 결합2+ 부위로 구성된 투과체 영역이다.[4]

메커니즘

P형 ATPAS의 능동수송에 관한 연구

E1 → (2H+ 아웃, 2Ca2+ in)→ E1⋅2Ca2+ → E1⋅ ATP
↑ ↓
E2 E1⋅ADP
↑(Pi out) ↓(ADP out)
E2⋅Pi ← E2P ←(2H+ in, 2Ca2+ out) ← E1P

위의 사이클에 적용된 토요시마 지카시의 결정학적 연구 자료

E1 - Ca에2+ 대한 높은 친화력, 2Ca2+ 바운드, 2H+ 카운터 이온 방출
E1⋅2Ca2+ - 세포질 게이트 개방, 자유 Ca2+ 이온 교환이 결합 이온과 세포질 내 이온 교환, N, P, A 도메인의 폐쇄 구성, 붕괴, 촉매 부위 노출
E1⋅ ATP - ATP는 N을 P, P 벤딩, N 접점 A, A로 결합하고 연결하며, M1 나선이 당겨지게 하고, 세포질 게이트를 닫고, 바운드 Ca를2+ 투과체로 막음
E1⋅ADP - 인광전달, ADP 분리
E1P - A 회전, 트랜섬브레인 헬리컬 재배열, 결합 부위 파괴, 내강 게이트 개방, 바운드 Ca2+ 해제
E2P - 루멘으로 가는 열린2+ 이온 경로, Ca에서 루멘으로 가는 경로
E2⋅Pi - Pi의 촉매 방출, P 언벤드, 트랜스템브레인 헬리컬 재배열, 내강 게이트 닫기
E2 - Transformembrane M1이 Ca2+ 바인딩 사이트로 가는 세포질 액세스 터널을 형성함

참조

  1. ^ Carafoli E (January 1991). "Calcium pump of the plasma membrane". Physiol. Rev. 71 (1): 129–53. doi:10.1152/physrev.1991.71.1.129. PMID 1986387.
  2. ^ Strehler EE, Zacharias DA (January 2001). "Role of alternative splicing in generating isoform diversity among plasma membrane calcium pumps". Physiol. Rev. 81 (1): 21–50. doi:10.1152/physrev.2001.81.1.21. PMID 11152753.
  3. ^ Alberts, Bruce; Bray, Dennis; Hopkin, Karen; Johnson, Alexander D; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2009). Essential Cell Biology (3rd ed.). New York: Garland Science. pp. 552–553. ISBN 978-0815341291.
  4. ^ Toyoshima, Chikashi; Nakasako, Masayoshi; Nomura, Hiromi; Ogawa, Haruo (8 June 2000). "Crystal structure of the calcium pump of sarcoplasmic reticulum at 2.6 Å resolution". Nature. 405 (6787): 647–655. Bibcode:2000Natur.405..647T. doi:10.1038/35015017. PMID 10864315. S2CID 4316039.
  5. ^ Toyoshima, Chikashi; Norimatsu, Yoshiyuki; Iwasawa, Shiho; Tsuda, Takeo; Ogawa, Haruo (5 December 2007). "How processing of aspartylphosphate is coupled to lumenal gating of the ion pathway in the calcium pump". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (50): 19831–19836. Bibcode:2007PNAS..10419831T. doi:10.1073/pnas.0709978104. PMC 2148383. PMID 18077416.
  6. ^ Toyoshima, Chikashi; Nomura, Hiromi (8 August 2002). "Structural changes in the calcium pump accompanying the dissociation of calcium". Nature. 418 (6898): 605–611. Bibcode:2002Natur.418..605T. doi:10.1038/nature00944. PMID 12167852. S2CID 1441673.
  7. ^ Toyoshima, Chikashi; Mizutani, Tatsuaki (30 June 2004). "Crystal structure of the calcium pump with a bound ATP analogue". Nature. 430 (6999): 529–535. Bibcode:2004Natur.430..529T. doi:10.1038/nature02680. PMID 15229613. S2CID 4331138.