Białka wiążące kalmodulinę

Białka wiążące kalmodulinę są, jak sama nazwa wskazuje, białkami wiążącymi kalmodulinę . Kalmodulina może wiązać się z różnymi białkami poprzez dwuetapowy mechanizm wiązania , a mianowicie „dopasowanie konformacyjne i wzajemnie indukowane ”, w którym zazwyczaj dwie domeny kalmoduliny owijają się wokół wyłaniającej się helikalnej domeny wiążącej kalmodulinę z białka docelowego.

Przykłady obejmują:

• Białko Gap-43 (presynaptyczne)
• Neurogranina (postsynaptyczna)
• Caldesmon

Aktywacja Ca ²⁺

Wiele różnych jonów, w tym wapń (Ca ²⁺ ), odgrywa istotną rolę w regulacji funkcji komórkowych. Kalmodulina, białko wiążące wapń , które pośredniczy w sygnalizacji Ca ²⁺ , bierze udział we wszystkich typach mechanizmów komórkowych, w tym w metabolizmie, plastyczności synaptycznej, wzroście nerwów, skurczu mięśni gładkich itp. Kalmodulina pozwala wielu białkom wspomagać postęp tych szlaków z wykorzystaniem ich interakcji z CaM w stanie wolnym od ^Ca2+ lub związanym z Ca2 ⁺ . Każde z białek ma swoje unikalne powinowactwo do kalmoduliny, którym można manipulować za pomocą stężenia Ca2 ⁺ , aby umożliwić pożądane uwalnianie lub wiązanie kalmoduliny, co określa jej zdolność do wykonywania funkcji komórkowych. Białka, które ulegają aktywacji po związaniu Ca2 ⁺ , obejmują kinazę lekkich łańcuchów miozyny , fosfatazę , zależną od Ca2 ^{+ /kalmoduliny kinazę białkową II} itp. Białka, takie jak neurogranina, która odgrywa istotną rolę w funkcjach postsynaptycznych, jednakże mogą wiązać się z kalmoduliną w stanie wolnym od Ca ²⁺ lub związanym z Ca ²⁺ poprzez swoje motywy wiązania kalmoduliny IQ . Ponieważ te interakcje są wyjątkowo specyficzne, mogą być regulowane przez modyfikacje potranslacyjne przez enzymy, takie jak kinazy i fosfatazy , aby wpływać na ich funkcje komórkowe. W przypadku neurograniny funkcja synaptyczna może być hamowana przez fosforylację za pośrednictwem PKC jej motywu wiązania kalmoduliny IQ, co utrudnia jej interakcję z kalmoduliną.

Funkcje komórkowe mogą być pośrednio regulowane przez kalmodulinę, ponieważ działa jako mediator dla enzymów, które wymagają stymulacji Ca ²⁺ do aktywacji. Badania dowiodły, że powinowactwo kalmoduliny do Ca ²⁺ wzrasta, gdy jest ona związana z białkiem wiążącym kalmodulinę, co pozwala jej przejąć rolę regulacyjną w reakcjach zależnych od Ca ^{2+ .} Kalmodulina, złożona z dwóch par motywów dłoni EF oddzielonych w różnych regionach strukturalnych przez rozszerzony region helikalny alfa, który pozwala jej reagować na zmiany stężenia jonów Ca ^{2+ w cytozolu} , przyjmując dwie różne konformacje, w nieaktywny stan niezwiązany Ca ²⁺ i aktywny stan związany Ca ²⁺ . Kalmodulina wiąże się z docelowymi białkami poprzez ich krótkie, komplementarne sekwencje peptydowe, powodując zmianę konformacyjną „indukowanego dopasowania”, która zmienia aktywność białek wiążących kalmodulinę zgodnie z potrzebami w odpowiedzi na sygnały drugiego przekaźnika Ca 2+, które pojawiają się w wyniku ^zmian wewnątrzkomórkowych Stężenia Ca ^{2+ .} Te drugie sygnały informacyjne Ca ²⁺ są przetwarzane i integrowane w celu utrzymania równowagi homeostatycznej jonów Ca ²⁺ .

Białko GAP-43

Znaleziony w układzie nerwowym GAP-43 jest białkiem związanym ze wzrostem (GAP) wyrażanym na wysokim poziomie podczas rozwoju presynaptycznego i regeneracyjnego wzrostu aksonów. Jako główny składnik stożka wzrostu, wzrost stężenia GAP-43 opóźnia proces ewolucji aksonalnych stożków wzrostu w stabilne zakończenia synaptyczne. Wszystkie białka GAP-43 mają wspólną całkowicie konserwatywną sekwencję aminokwasową, która zawiera domenę wiążącą kalmodulinę i resztę seryny, której można użyć do hamowania wiązania kalmoduliny po fosforylacji kinazy białkowej C (PKC). Posiadając te właściwości wiązania kalmoduliny, GAP-43 jest w stanie odpowiedzieć na aktywację PKC i uwolnić wolną kalmodulinę w pożądanych obszarach. Gdy stężenie Ca ^{2+ jest niskie} , GAP-43 jest w stanie wiązać i stabilizować kalmodulinę w nieaktywnym stanie wolnym od Ca ²⁺ , co umożliwia jej wchłanianie i odwracalną dezaktywację CaM w szyszkach wzrostu. To wiązanie kalmoduliny z GAP-43 jest możliwe dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu między ujemnie naładowaną kalmoduliną a dodatnio naładowaną „kieszonką” utworzoną w cząsteczce GAP-43.

Linki zewnętrzne

• Calmodulin-Binding + Proteins w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)