Los complejos procesos celulares y fisiológicos en los organismos vivos requieren una regulación finamente ajustada a nivel molecular para asegurar la adaptabilidad de, por ejemplo, un animal o una planta a su hábitat. Con este fin, numerosos moléculas existen que intervienen en procesos como la comunicación celular, el metabolismo o la división celular. Uno de estos moléculas es la proteína calmodulina, que, con la ayuda de calcio, influye en la función de muchos otros biológicamente activos proteínas.
¿Qué es la calmodulina?
Calmodulina es una proteína reguladora intracelular que se une calcio iones. Por su estructura, pertenece al grupo de EF-hand proteínas. La forma de calmodulina, que consta de 148 aminoácidos y mide 6.5 nm de largo, se asemeja a una mancuerna. El molecular masa de esta molécula de proteína es de aproximadamente 17 kDa. Debido a su función biológica en la transducción de señales dentro de las células, la calmodulina también puede clasificarse como un segundo mensajero, es decir, un mensajero secundario que en sí mismo no es enzimáticamente activo. En los dos dominios esféricos de la proteína, hay dos motivos de hélice-bucle-hélice cada uno a una distancia de 1.1 nm, a los cuales un total de cuatro calcio los iones pueden unirse. Esta estructura se conoce como EF-hand. Las estructuras EF-hand están conectadas por hidrógeno enlaces entre las láminas beta antiparalelas de calmodulina.
Función, acción y roles
La calcodulina requiere de tres a cuatro iones de calcio unidos por molécula para estar activa. Cuando se activa, el complejo de calcio-calmodulina formado está involucrado en la regulación de una variedad de receptores, enzimas CRISPR-Casy canales iónicos con una amplia gama de funciones. Entre la enzimas CRISPR-Cas regulados son la fosfatasa calcineurina, que desempeña un papel importante en la regulación de la respuesta inmune, y el endotelio óxido nítrico sintasa (eNOS), que produce NO, que, entre otras cosas, es responsable de la relajación de músculo liso y por lo tanto para la dilatación de sangre vasos. Además, a concentraciones bajas de calcio se activa la adenilato ciclasa (AC), mientras que a concentraciones altas de calcio se activa su contraparte enzimática, la fosfodiesterasa (PDE). Así, se logra una secuencia temporal de mecanismos reguladores: inicialmente, AC inicia una vía de señalización a través de la producción de AMP cíclico (cAMP); más tarde, esta vía es desactivada nuevamente por su contraparte PDE a través de la degradación de cAMP. Sin embargo, el efecto regulador de la calmodulina sobre las proteínas quinasas tales como CaM quinasa II o miosina quinasa de cadena ligera (MLCK) es particularmente bien conocido y se discutirá con cierto detalle a continuación. CAMKII puede unir un fosfato residuo a varios proteínas y por lo tanto influir metabolismo energético, permeabilidad a los iones y liberación de neurotransmisores de las células. CAMKII está presente en concentraciones particularmente altas en el cerebro, donde se cree que juega un papel importante en la plasticidad neuronal, es decir, todos aprendizaje Procesos. Pero la calmodulina también es indispensable para los procesos de movimiento. En el estado de reposo, el concentración La cantidad de iones de calcio en una célula muscular es muy baja y, por lo tanto, la calmodulina está inactiva. Sin embargo, cuando se excita la célula muscular, el calcio fluye hacia el plasma celular y ocupa los cuatro sitios de unión de la calmodulina como cofactor. Esto ahora puede activar la quinasa de cadena ligera de miosina, lo que da como resultado un cambio en las fibras contráctiles en la célula, lo que permite la contracción muscular. Otros menos conocidos enzimas CRISPR-Cas bajo la influencia de calmodulina incluyen guanilato ciclasa, Ca-Mg-ATPasa y fosfolipasa A2.
Formación, ocurrencia, propiedades y niveles óptimos.
La calcodulina se encuentra en todos los eucariotas, que incluyen todas las plantas, animales, hongos y el grupo de organismos ameboides. Debido a que la molécula de calmodulina en estos organismos suele tener una estructura relativamente similar, se puede suponer que es una proteína de desarrollo antiguo que surgió temprano en la evolución. Como regla general, la calmodulina está presente en cantidades relativamente grandes en el plasma de una célula. En el citosol de las células nerviosas, por ejemplo, el habitual concentración es de aproximadamente 30-50 μM, o 0.03-0.05 mol / L. La proteína se forma en el contexto de la transcripción y traducción mediante el CALM gen, de los cuales hay tres alelos conocidos hasta la fecha, designados CALM-1, CALM-2 y CALM-3.
Enfermedades y trastornos
Existen algunas sustancias químicas que pueden ejercer un efecto inhibidor sobre la calmodulina y por ello se conocen como inhibidores de la calmodulina; en la mayoría de los casos, su efecto inhibidor se basa en el hecho de que transportan el calcio fuera de la célula y así lo retiran de la calmodulina, que es entonces solo presente en un estado inactivo. Estas sustancias inhibidoras incluyen, por ejemplo, W-7. Además, algo de fenotiazina Drogas psicotropicas inhibir la calmodulina. Tan amplias como son las funciones reguladoras de la calmodulina, tan diversos son los defectos y trastornos concebibles cuando la proteína ya no puede ser activada por el cofactor calcio y, por lo tanto, las enzimas diana reguladas son a su vez menos activas. La activación deficiente de CAMKII, por ejemplo, puede resultar en una restricción de la plasticidad neuronal, que forma la base para aprendizaje Procesos. La disminución de la activación de MLCK altera la contracción muscular, que puede Lead a los trastornos del movimiento. Una menor activación de la enzima calcineurina debido a la deficiencia de calmodulina afectaría la respuesta inmune del cuerpo, y una menor activación de los eNOs afectaría Lead para reducir las concentraciones de NO. Este último causa problemas especialmente donde óxido nítrico de lo contrario se supone que previene los no deseados sangre coagulación y dilatación vasos con el fin de mejorar el flujo sanguíneo. Sin embargo, también debe mencionarse en este punto que, bajo ciertas condiciones, la frecuencia del sensor de calcio puede asumir las funciones biológicas de la calmodulina y, por lo tanto, reemplazar la molécula.
