Funções da bomba de cálcio, tipos, estrutura e operação

O Bomba de cálcio É uma estrutura natural da proteína responsável pelo transporte de cálcio através das membranas celulares. Essa estrutura depende do ATP e é considerada uma proteína do tipo ATPASA, também chamada de CA²⁺-ATPASA.

O CA²⁺-ATPASA é encontrado em todas as células de organismos eucarióticos e é essencial para a homeostase do cálcio na célula. Esta proteína realiza transporte ativo primário, uma vez que o movimento de moléculas de cálcio vai contra seu gradiente de concentração.

Estrutura cristalográfica Serca.
Fonte: WCNSAFFO [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)] [TOC]

Funções da bomba de cálcio

O CA²⁺ Ele atende a documentos importantes na célula; portanto, sua regulamentação dentro deles é fundamental para sua operação correta. Freqüentemente atua como um segundo mensageiro.

Em espaços extracelulares, a concentração de CA²⁺ É aproximadamente 10.000 vezes maior que dentro das células. Um aumento na concentração desse íon no citoplasma celular desencadeia várias respostas, como contrações musculares, liberação de neurotransmissores e degradação de glicogênio.

Existem várias maneiras de mover esses íons das células: transporte passivo (saída inespecífica), canais de íons (movimento a favor de seu gradiente eletroquímico), transporte ativo secundário anti -pó (Na/Ca) e transporte ativo primário com a bomba dependente de ATP.

Ao contrário dos outros mecanismos de deslocamento de CA²⁺, A bomba funciona em forma de vetor. Isto é, o íons se move em uma direção para que só funcione, expulsando -os.

A célula é extremamente sensível às mudanças de concentração de CA²⁺. Ao apresentar uma diferença tão acentuada com sua concentração extracelular, por isso é tão importante restaurar com eficiência seus níveis citosólicos normais.

Pessoal

Três tipos de CA foram descritos²⁺-Atasas em células animais, de acordo com seus locais nas células; As bombas localizadas na membrana plasmática (PMCA), as localizadas no retículo endoplasmático e na membrana nuclear (SERCA), e as encontradas no aparelho de Golgi (SPCA).

Bombas SPCA também transportam íons Mn²⁺ que são cofatores de várias enzimas da matriz do aparelho de Golgi.

Células de levedura, de outros organismos eucariários e células vegetais têm outros tipos de CA²⁺-Atasas muito particulares.

Estrutura

Bomba PMCA

Na membrana plasmática, encontramos o transporte antiportico ativo Na/Ca, sendo responsável pelo deslocamento de uma quantidade significativa de CA²⁺ Em repouso e nas células de atividade. Na maioria das células em repouso, o gerente do transporte de cálcio para fora é a bomba PMCA.

Essas proteínas são compostas por cerca de 1.200 aminoácidos e possui 10 segmentos transmembranais. No citosol, existem 4 unidades principais. A primeira unidade contém o grupo amino-terminal. O segundo tem características básicas, que permitem que os fosfolipídios se juntem aos ativadores.

Na terceira unidade, há um ácido aspártico com função catalítica e "a jusante" disso uma banda de ligação de ciclismo de fluoresceína ISO, no domínio ATP Union.

Na quarta unidade está o domínio da união para a calmodulina, os locais de reconhecimento de certas quinases (A e C) e as faixas de ligação de CA²⁺ ALOSTERIC.

Bomba Serca

As bombas SERCA estão em grande quantidade no retículo sarcoplasmático das células musculares e sua atividade está relacionada à contração e relaxamento no ciclo de movimento muscular. Sua função é transportar o CA²⁺ Do citosol da célula até a matriz do retículo.

Essas proteínas consistem em uma única cadeia polipeptídica com 10 domínios de transmarket. Sua estrutura é basicamente igual à das proteínas PMCA, mas difere na medida em que eles têm apenas três unidades dentro do citoplasma, sendo o local ativo na terceira unidade.

A operação desta proteína requer um equilíbrio de cargas durante o transporte de íons. Dois ca²⁺ (por ATP hidrolisado) são deslocados do citosol para a matriz do retículo, contra um gradiente de concentração muito alto.

Este transporte ocorre antiporicamente, porque ao mesmo tempo dois h⁺ Eles são direcionados para o citosol da matriz.

Mecanismo de operação

SERCA bombas

O mecanismo de transporte é dividido em dois estados E1 e E2. No E1, os sites da União que apresentam uma alta afinidade pela CA²⁺ Eles são direcionados para o citosol. No E2, os sites da União são direcionados para o lúmen do retículo, apresentando uma baixa afinidade por CA²⁺. Os dois íons Ca²⁺ se reúne após a transferência.

Durante a união e transferência da CA²⁺, As mudanças conformacionais ocorrem, incluindo a abertura do domínio M da proteína, que é em direção ao citosol. Os íons estão então ligados mais facilmente aos dois sites sindicais do referido domínio.

A união dos dois íons Ca²⁺ promove uma série de mudanças estruturais na proteína. Entre eles, a rotação de certos domínios (domínio a) que reorganiza as unidades de bombas, permitindo a abertura em direção à matriz do retículo para liberar os íons, que são dissociados graças à diminuição da afinidade nos locais da União.

Os prótons h⁺ e moléculas de água estabilizam o local da união da CA²⁺, fazendo com que o domínio gire novamente para seu estado original, fechando o acesso ao retículo endoplasmático.

Bombas PMCA

Esses tipos de bombas são encontrados em todas as células eucarióticas e são responsáveis ​​pela expulsão de CA²⁺ em direção ao espaço extracelular para manter sua concentração nas células estáveis.

Nesta proteína, um íon é transportado²⁺ Por ATP hidrolisado. O transporte é regulado pelos níveis da proteína da calmodulina no citoplasma.

Aumentando a concentração de CA²⁺ Os níveis citosólicos, a calmodulina aumentam, que são vinculativos aos íons de cálcio. O complexo da CA²⁺-Calmodulin, depois monta o local da bomba da PMCA. Há uma mudança conformacional na bomba que permite que a abertura do espaço extracelular seja exposta.

Os íons de cálcio são liberados, restaurando os níveis normais dentro da célula. Consequentemente o complexo da CA²⁺-A calmodulina é Deasambla, retornando a conformação da bomba ao seu estado original.

Referências

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