Кальмодулинсвязывающие белки

Кальмодулин-связывающие белки , как следует из их названия, представляют собой белки, связывающие кальмодулин . Кальмодулин может связываться с различными белками посредством двухэтапного механизма связывания , а именно «конформационного и взаимно индуцированного соответствия ». где обычно два домена кальмодулина обертываются вокруг возникающего спирального домена, связывающего кальмодулин, из целевого белка.

Примеры включают в себя:

• Белок Gap-43 (пресинаптический)
• Нейрогранин (постсинаптический)
• Кальдесмон

Что ²⁺ Активация

Множество различных ионов, включая кальций (Ca ²⁺ ), играют жизненно важную роль в регуляции клеточных функций. Кальмодулин, кальцийсвязывающий белок , который опосредует Ca ²⁺ передача сигналов участвует во всех типах клеточных механизмов, включая метаболизм, синаптическую пластичность, рост нервов, сокращение гладких мышц и т. д. Кальмодулин позволяет ряду белков способствовать развитию этих путей, используя их взаимодействие с CaM в его Ca. ²⁺ -бесплатно или Ca ²⁺ -связанное состояние. Каждый белок имеет свое уникальное сродство к кальмодулину, которым можно манипулировать с помощью Ca. ²⁺ концентрации, обеспечивающие желаемое высвобождение или связывание кальмодулина, что определяет его способность выполнять клеточную функцию. Белки, которые активируются при связывании с Ca ²⁺ -связанное состояние, включает киназу легкой цепи миозина , фосфатазу , Ca ²⁺ /кальмодулинзависимая протеинкиназа II и т. д. Белки, такие как нейрогранин, который играет жизненно важную роль в постсинаптической функции, однако могут связываться с кальмодулином в Ca ²⁺ -бесплатно или Ca ²⁺ -связанное состояние через их IQ-кальмодулин-связывающие мотивы . Поскольку эти взаимодействия исключительно специфичны, они могут регулироваться посредством посттрансляционных модификаций с помощью таких ферментов, как киназы и фосфатазы, чтобы влиять на их клеточные функции. В случае нейрогранина его синаптическая функция может ингибироваться за счет PKC-опосредованного фосфорилирования его IQ-кальмодулинсвязывающего мотива, что препятствует его взаимодействию с кальмодулином.

Кальмодулин может косвенно регулировать клеточные функции, поскольку он действует как медиатор для ферментов, требующих кальция. ²⁺ стимуляция активации. Исследования доказали, что сродство кальмодулина к Ca ²⁺ увеличивается, когда он связывается с кальмодулин-связывающим белком, что позволяет ему взять на себя регуляторную роль в отношении Ca ²⁺ -зависимые реакции. Кальмодулин, состоящий из двух пар мотивов EF-hand, разделенных в разных структурных областях расширенной альфа-спиральной областью, что позволяет ему реагировать на изменения цитозольной концентрации Ca. ²⁺ ионы, принимая две различные конформации: в неактивном Ca ²⁺ несвязанное состояние и активный Ca ²⁺ связанное состояние. Кальмодулин связывается с целевыми белками через их короткие комплементарные пептидные последовательности, вызывая «индуцированное соответствие» конформационным изменениям, которые изменяют активность кальмодулин-связывающих белков по желанию в ответ на второй мессенджер Ca. ²⁺ сигналы, возникающие вследствие изменений внутриклеточного Са ²⁺ концентрации. Эти вторые посланники Ca ²⁺ сигналы преобразуются и интегрируются для поддержания гомеостатического баланса Ca ²⁺ ионы.

Белок GAP-43

GAP-43, обнаруженный в нервной системе, представляет собой белок, связанный с ростом (GAP), который экспрессируется на высоких уровнях во время пресинаптического развития и регенеративного роста аксонов. Увеличение концентрации GAP-43, являющегося основным компонентом конуса роста, задерживает процесс превращения аксональных конусов роста в стабильные синаптические окончания. Все белки GAP-43 имеют полностью консервативную аминокислотную последовательность, которая содержит кальмодулинсвязывающий домен и остаток серина, который можно использовать для ингибирования связывания кальмодулина при фосфорилировании протеинкиназы C (PKC). Обладая этими свойствами связывания кальмодулина, GAP-43 способен реагировать на активацию PKC и высвобождать свободный кальмодулин в нужных областях. При низком уровне Ca ²⁺ концентрациях GAP-43 способен связывать и стабилизировать неактивный Ca ²⁺ -свободное состояние кальмодулина, что позволяет ему поглощать и обратимо инактивировать КаМ в ростовых конусах. Такое связывание кальмодулина с GAP-43 обеспечивается электростатическим взаимодействием между отрицательно заряженным кальмодулином и положительно заряженным «карманом», образующимся в молекуле GAP-43.

Внешние ссылки

• Кальмодулин-связывающие + белки Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)