Jump to content

Плазматическая мембрана Ca 2+ АТФаза

Рендеринг изображения Ca 2+ насос

Плазматическая мембрана Ca 2+ АТФаза ( PMCA ) — транспортный белок в плазматической мембране клеток , который действует как кальциевый насос для удаления кальция (Ca 2+ ) из клетки. Функция PMCA жизненно важна для регулирования количества Ca. 2+ внутри всех эукариотических клеток. [ 1 ] [ 2 ] Существует очень большой трансмембранный электрохимический градиент Са. 2+ стимулируя проникновение иона в клетки, однако очень важно, чтобы они поддерживали низкие концентрации Ca 2+ для правильной передачи сигналов соты . Таким образом, клеткам необходимо использовать ионные насосы для удаления кальция. 2+ . [ 3 ] PMCA и натрий-кальциевый обменник (NCX) вместе являются основными регуляторами внутриклеточного кальция. 2+ концентрации. [ 2 ] Поскольку он переносит Ca 2+ во внеклеточное пространство, PMCA также является важным регулятором концентрации кальция во внеклеточном пространстве . [ 4 ]

PMCAs принадлежат к семейству первичных ионтранспортных АТФаз P-типа , которые образуют промежуточные аспартилфосфаты. [ 2 ]

Различные формы PMCA экспрессируются в разных тканях , включая мозг . [ 5 ]

Действия

[ редактировать ]

Насос работает за счет гидролиза аденозинтрифосфата ( АТФ ) со стехиометрией одного Ca. 2+ ион удаляется на каждую гидролизованную молекулу АТФ. Он прочно связывается с Ca 2+ ионы (обладает высоким сродством, с K m от 100 до 200 нМ ), но не удаляет Ca 2+ очень быстрыми темпами. [ 6 ] В этом отличие от NCX , который имеет низкое сродство и высокую емкость. Таким образом, PMCA эффективно связывает Ca. 2+ даже когда его концентрация внутри клетки очень низка, поэтому он подходит для поддержания Ca 2+ обычно на очень низком уровне. [ 3 ] Кальций является важным вторичным мессенджером , поэтому его уровень в клетках должен поддерживаться на низком уровне, чтобы предотвратить шум и обеспечить точность передачи сигналов. [ 7 ] NCX лучше подходит для удаления больших количеств кальция. 2+ быстро, как это необходимо нейронам после потенциала действия . Таким образом, деятельность двух типов насосов дополняет друг друга.

PMCA действует аналогично другим ионным насосам p-типа. [ 3 ] АТФ переносит фосфат на PMCA, который образует фосфорилированный промежуточный продукт. [ 3 ]

Что 2+ / кальмодулин связывает и дополнительно активирует PMCA, увеличивая сродство Ca белка. 2+ - сайт связывания 20-30 раз. [ 6 ] Кальмодулин также увеличивает скорость, с которой насос выдавливает Ca. 2+ из клетки, возможно, до десятикратного. [ 3 ]

Было высказано предположение, что в тканях головного мозга определенные типы PMCA важны для регуляции синаптической активности, поскольку PMCA участвует в регулировании количества кальция внутри клетки в синапсе. [ 5 ] и Ca 2+ участвует в высвобождении синаптических пузырьков . Кроме того, было показано, что активность PMCA модулируется и частично обеспечивается гликолизом в соматах и ​​дендритах нейронов . [ 8 ] По-видимому, это связано с близостью ПМКА к транспортерам глюкозы в плазматической мембране.

Структура

[ редактировать ]

Структура PMCA аналогична структуре кальциевых насосов SERCA , которые отвечают за удаление кальция из цитоплазмы в просвет саркоплазматической сети . [ 2 ] Кальций имеет тенденцию иметь несколько более низкое сродство к насосам PMCA, чем к насосам SERCA. [ 9 ] Считается, что насос PMCA имеет 10 сегментов, пересекающих плазматическую мембрану, причем C- и N-концы находятся внутри клетки. [ 2 ] На С-конце имеется длинный «хвост» от 70 до 200 аминокислот . длиной [ 2 ] Считается, что этот хвост отвечает за регулирование насоса. [ 2 ] Насосы из ПМКА имеют молекулярную массу около 140 кДа . [ 10 ]

Изоформы

[ редактировать ]

Существует четыре изоформы PMCA, называемые PMCA с 1 по 4. [ 5 ]

Каждая изоформа кодируется отдельным геном и экспрессируется в разных частях тела. [ 5 ] Поочередный сплайсинг транскриптов мРНК этих генов приводит к образованию разных подтипов этих изоформ. [ 2 ] На данный момент идентифицировано более 20 вариантов сплайсинга. [ 2 ]

Три изоформы PMCA: PMCA1, PMCA2 и PMCA3 встречаются в головном мозге в различных распределениях. [ 6 ] PMCA1 повсеместно присутствует во всех тканях человека, и без него эмбрионы не выживают. [ 4 ] Отсутствие PMCA4, которое также очень часто встречается во многих тканях, можно пережить, но оно приводит к бесплодию у мужчин. [ 4 ] Типы PMCA 2 и 3 активируются быстрее и, следовательно, лучше подходят для типов возбудимых клеток, например, клеток нервной и мышечной ткани, которые испытывают большие притоки кальция. 2+ когда взволнован. [ 5 ] Типы PMCA 1, 2 и 4 были обнаружены в глиальных клетках, называемых астроцитами , у млекопитающих, хотя ранее считалось, что в глии присутствует только NCX. [ 11 ] Астроциты помогают поддерживать ионный баланс во внеклеточном пространстве головного мозга.

Нокаут PMCA2 вызывает проблемы с внутренним ухом , включая потерю слуха и проблемы с равновесием . [ 12 ]

PMCA4 существует в кавеолах . [ 12 ] Изоформа PMCA4b взаимодействует с синтазой оксида азота и снижает синтез оксида азота этим ферментом . [ 12 ]

Изоформа PMCA 4 имеет молекулярную массу 134 683, рассчитанную по ее последовательности. [ 13 ] Это хорошо согласуется с результатами гель-электрофореза в ДСН. [ 14 ]

Патология

[ редактировать ]

Когда PMCA не функционирует должным образом, может возникнуть заболевание. Было обнаружено, что неправильное функционирование белков PMCA связано с такими состояниями, как нейросенсорная глухота , диабет и гипертония . [ 4 ]

При эксайтотоксичности — процессе, при котором чрезмерное количество нейромедиатора глутамата сверхактивирует нейроны , что приводит к чрезмерному притоку кальция. 2+ в клетки активность PMCA может оказаться недостаточной для удаления избытка Ca 2+ .

В молочной железы ткани эпителиальные клетки молочной железы экспрессируют PMCA2, который транспортирует кальций через апикальную поверхность клеток в молоко . Экспрессия PMCA2 снижается при отъеме от груди , что приводит к кальций-индуцированному апоптозу и инволюции молочной железы . Постоянная экспрессия PMCA2 при некоторых видах рака молочной железы снижает уровень кальция внутри злокачественных клеток, позволяя им избежать апоптоза. Эти опухоли также обычно положительны по белку HER2 , имеют тенденцию вовлекать лимфатические узлы и чаще встречаются среди молодых женщин, что может помочь объяснить их худший прогноз по сравнению с женщинами в постменопаузе. [ 15 ]

Куркумин может связываться с PMCA, вызывая конформационные изменения , которые препятствуют АТФ . связыванию [ 16 ]

PMCA были впервые обнаружены в 1960-х годах в мембранах эритроцитов . [ 2 ] Присутствие АТФазы в мембранах было обнаружено в 1961 году, а затем в 1966 году было обнаружено, что эти АТФазы перекачивают Са 2+ из цитозоля . [ 3 ]

PMCA был впервые очищен из мембран эритроцитов в 1979 году. [ 17 ] [ 18 ]

  1. ^ Дженсен, Томас П.; Бакби, Люси Э.; Эмпсон, Рут М. (2004). «Экспрессия плазматической мембраны Ca 2+ Члены семейства АТФаз и связанные с ними синаптические белки в острых и культивируемых органотипических срезах гиппокампа крысы». Developmental Brain Research . 152 (2): 129–136. doi : 10.1016/j.devbrainres.2004.06.004 . PMID   15351500 . Значок закрытого доступа
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Стрелер, Эмануэль Э.; Захариас, Дэвид А. (2001). «Роль альтернативного сплайсинга в создании разнообразия изоформ среди кальциевых насосов плазматической мембраны». Физиол. Откр. 81 (1): 21–50. дои : 10.1152/physrev.2001.81.1.21 . ПМИД   11152753 . S2CID   9062253 . Значок открытого доступа
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж Карафоли, Э. (1991). «Кальциевый насос плазматической мембраны». Физиол. Откр. 71 (1): 129–153. дои : 10.1152/physrev.1991.71.1.129 . ПМИД   1986387 . Значок закрытого доступа
  4. ^ Jump up to: а б с д Таларико, Эрнест Ф. младший; Кеннеди, Брайан Г.; Марфурт, Карл Ф.; Леффлер, Карин У.; Манджини, Нэнси Дж. (2005). «Экспрессия и иммунолокализация изоформ кальциевой АТФазы плазматической мембраны в эпителии роговицы человека» . Мол. Вис. 11 : 169–178. ПМИД   15765049 . Проверено 25 декабря 2013 г. Значок открытого доступа
  5. ^ Jump up to: а б с д и Дженсен, Томас П.; Филотео, Аделаида Г.; Кнопфель, Томас; Эмпсон, Рут М. (2006). «Изоформа 2а пресинаптической плазматической мембраны регулирует возбуждающую синаптическую передачу в СА3 гиппокампа крысы» . Дж. Физиол. 579 (1): 85–99. дои : 10.1113/jphysicalol.2006.123901 . ПМК   2075377 . ПМИД   17170045 . Проверено 13 января 2007 г. Значок открытого доступа
  6. ^ Jump up to: а б с Альберс, Р. Уэйн; Сигел, Джордж Дж. (1999). «5. Мембранный транспорт» . В Сигеле, Джордже Дж.; и др. (ред.). Базовая нейрохимия: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт-Рэйвен. АТФ-зависимые Ca2+-насосы. ISBN  978-0-397-51820-3 . ОСЛК   39013748 . Проверено 25 декабря 2013 г. Значок открытого доступа
  7. ^ Бюретт, Ален; Вайнберг, Ричард Дж. (февраль 2007 г.). «Перисинаптическая организация кальциевых насосов плазматической мембраны в коре мозжечка». Дж. Комп. Нейрол. 500 (6) (опубликовано 20 декабря 2006 г.): 1127–1135. дои : 10.1002/cne.21237 . ПМИД   17183553 . S2CID   22110231 . Значок закрытого доступа
  8. ^ Иванников Максим Владимирович; Сугимори, Муцуюки; Ллинас, Родольфо Р. (2010). «Клиренс кальция и его энергетические потребности в нейронах мозжечка» . Клеточный кальций . 47 (6): 507–513. дои : 10.1016/j.ceca.2010.04.004 . ПМЦ   2900537 . ПМИД   20510449 . Значок закрытого доступа
  9. ^ Лопес, Хосе Р.; Аллен, Пол Д. (1 января 2012 г.), Хилл, Джозеф А.; Олсон, Эрик Н. (ред.), «Глава 56. Контроль концентрации Ca2+ в состоянии покоя в скелетных мышцах» , Muscle , Boston/Waltham: Academic Press, стр. 801–810, doi : 10.1016/b978-0-12-381510 -1.00056-9 , ISBN  978-0-12-381510-1 , получено 8 ноября 2020 г.
  10. ^ Эдес, Иштван; Краниас, Евангелия Г. (1995-01-01), Сперелакис, НИКОЛАС (редактор), «13-Ca2+-АТФазы» , ​​Справочник по клеточной физиологии , Academic Press, стр. 156–165, doi : 10.1016/b978-0 -12-656970-4.50019-1 , ISBN  978-0-12-656970-4 , получено 8 ноября 2020 г.
  11. ^ Фресу, Луиджия; Дехпур, Ахмед; Дженаццани, Армандо А.; Карафоли, Эрнесто; Герини, Данило (ноябрь 1999 г.). «Изоформы кальциевой АТФазы плазматической мембраны в астроцитах» . Глия . 28 (2) (опубликовано 22 октября 1999 г.): 150–155. doi : 10.1002/(SICI)1098-1136(199911)28:2<150::AID-GLIA6>3.0.CO;2-7 . ПМИД   10533058 . S2CID   44343760 . Значок закрытого доступа
  12. ^ Jump up to: а б с Шу, Кай; Ульдриан, Степан; Телькамп, Мириам; Ретляйн, Никола; Нейсес, Людвиг (2001). «Плазмембранный кальмодулин-зависимый кальциевый насос: основной регулятор синтазы оксида азота I» . Дж. Клеточная Биол. 155 (2): 201–205. дои : 10.1083/jcb.200104131 . ПМК   2198825 . ПМИД   11591728 . Значок открытого доступа
  13. ^ Верма, Анил К.; Филотео, Аделаида Г.; Стэнфорд, Дэвид Р.; Вибен, Эрик Д.; Пеннистон, Джон Т. (1988). «Полная первичная структура плазматической мембраны человека Ca». 2+ Pump» . J. Biol. Chem. 263 (28): 14152–14159. doi : 10.1016/S0021-9258(18)68198-0 . PMID   2844759. Проверено 25 декабря 2013 г. Значок открытого доступа
  14. ^ Граф, Эрнст; Верма, Анил К.; Горски, Джеффри П.; Лопащук, Гэри; Ниггли, Верена; Зурини, Мауро; Карафоли, Э.; Пеннистон, Джон Т. (1982). «Молекулярные свойства АТФазы, перекачивающей кальций, из эритроцитов человека». Биохимия . 21 (18): 4511–4516. дои : 10.1021/bi00261a049 . ПМИД   6215062 . Значок закрытого доступа
  15. ^ ВанХаутен, Джошуа; Салливан, Кэтрин; Базине, Кэролайн; Рю, Том; Кэмп, Роберт; Римм, Дэвид Л.; Чанг, Джина; Высолмерски, Джон (22 июня 2010 г.). «PMCA2 регулирует апоптоз во время инволюции молочной железы и предсказывает исход рака молочной железы» . Учеб. Натл. акад. наук. США 107 (25) (опубликовано 4 июня 2010 г.): 11405–11410. Бибкод : 2010PNAS..10711405V . дои : 10.1073/pnas.0911186107 . ПМК   2895115 . ПМИД   20534448 . Значок открытого доступа
  16. ^ Шехзад, Адиб; Шахзад, Рахим; Ли, Янг Суп (01 января 2014 г.), Батаи, С. Зара; Таманои, Фуюхико (ред.), «Глава восьмая - Куркумин: мощный модулятор нескольких ферментов при множественном раке» , Ферменты , натуральные продукты и передача сигналов рака: изопреноиды, полифенолы и флавоноиды, 36 , Academic Press: 149–174, doi : 10.1016/b978-0-12-802215-3.00008-2 , PMID   27102703 , получено 8 ноября 2020 г.
  17. ^ Ниггли, Верена; Пеннистон, Джон Т.; Карафоли, Эрнесто (1979). «Очистка (Ca 2+ -Мг 2+ ) АТФаза из мембран эритроцитов человека с использованием аффинной колонки с кальмодулином» . J. Biol. Chem. 254 (20): 9955–9958. doi : 10.1016/S0021-9258(19)86652-8 . PMID   158595. Получено. 25 декабря 2013 г. Значок открытого доступа.
  18. ^ Пеннистон, Джон Т.; Гфилотео, Аделаида; Макдонаф, Кэрол С.; Карафоли, Эрнесто (1988). «Очистка, восстановление и регуляция плазматической мембраны Ca 2 + -насосы». Биомембраны. Часть Q: Насосы, управляемые АТФ, и связанный с ними транспорт: кальциевые, протонные и калиевые насосы . Методы энзимологии. Том 157. Стр. 340–351. doi : 10.1016/0076-6879(88)57089- 1 .  978-0-12-182058-9 . ПМИД   2976465 ​​. Значок закрытого доступа.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ac55119ee0210b3570be100af0f20158__1723557240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ac/58/ac55119ee0210b3570be100af0f20158.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Plasma membrane Ca2+ ATPase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)