Mikrodomeny stężenia wapnia

Mikrodomeny stężenia wapnia (CCM) to miejsca w cytoplazmie komórki , w których występuje zlokalizowane wysokie stężenie jonów wapnia (Ca ²⁺ ). Znajdują się bezpośrednio wokół wewnątrzkomórkowego otworu kanałów wapniowych ; kiedy otwiera się kanał wapniowy, stężenie Ca ²⁺ w sąsiednim CCM wzrasta do kilkuset mikromoli (μM). Te mikrodomeny biorą udział w sygnalizacji wapniowej , która ma zróżnicowany zakres potencjalnych wyników.

Mikrodomeny stężenia wapnia można wizualizować za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej przy użyciu ekworyny jako białka reporterowego.

Proces kanału jonowego

Działanie enzymu Na-K-ATPazy wiąże się z tworzeniem mikrodomen sygnalizujących wapń. Na-K-ATPaza jest białkiem, które pompuje Na ⁺ i K ⁺ przez błonę komórkową. Na-K-ATPaza pomaga utrzymać ciało w równowadze poprzez ruch tych jonów przez błonę plazmatyczną. Ta pompa jonowa pomaga zresetować ruch jonów podczas potencjału czynnościowego , wysyłając K ⁺ do komórki i wysyłając Na ⁺ z komórki. Ponieważ przeciwstawia się normalnemu przepływowi jonów podczas potencjału czynnościowego, wykorzystywana jest energia w postaci ATP ( trójfosforanu adenozyny ). Wapń jest również regulowany za pomocą tej Na-K-ATPazy ze względu na interakcje enzymu z cząsteczkami białkowymi i niebiałkowymi. Główną interakcją, która utrzymuje regulację wapnia, jest wiązanie Na-K-ATPazy z 1,4,5-trisfosforanem inozytolu ( IP3 ). IP3 jest wtórnym przekaźnikiem , który pomaga przesyłać sygnały neuronowe przez ciało. Komórki neuronalne mają mikrodomeny sygnalizujące wapń w cytoplazmie tuż obok przed- i postsynaptycznych kanałów wapniowych w komórkach nerwowych. Rycina 1 jest przykładem tego, jak Na-K-ATPaza tworzy mikrodomenę sygnalizującą wapń.

Astrocyty , które są gwiaździstymi komórkami glejowymi w ośrodkowym układzie nerwowym, są głównymi komórkami z tymi mikrodomenami sygnalizującymi wapń . W rzeczywistości rygorystyczna analiza matematyczna w astrocytach wykazała, że ​​zlokalizowany napływ Ca ²⁺ pozostaje zlokalizowany, pomimo dyfuzji cytozolowego Ca ²⁺ i potencjalnego magazynowania w retikulum endoplazmatycznym.

Na ⁺ /Ca ²⁺ ( NCX ) bierze również udział w regulacji ilości wapnia w komórkach. NCX przełącza wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe ilości Na ⁺ i Ca ²⁺ . NCX współpracuje z Na-K-ATPazą w celu tworzenia mikrodomen stężenia wapnia w niektórych komórkach, takich jak omówione powyżej astrocyty. Specyficzne formy Na-K-ATPazy, izoformy α2 lub α3, faktycznie oddziałują z NCX w tworzeniu mikrodomen wapnia w astrocytach.