DSC00732

i

Białka wiążące jony Ca^-+ o działaniu regulatorowym

y\

*>»'

I v>n

«**tłą

Białka wiążące z dużym powinowactwem jony wapniowe w komórce (Ko 1©"*-1©"*) nazywa się białkami receptorowymi dla Ca²*, jeżeli po połączeniu się z nim zmieniają swoje właściwości biologiczne. Wśród nich wyróżnia się tzw. rzeczywiste białka receptorowe Ca²*, które nie mają właściwości enzymatycznych, ale po związaniu się z Ca²* oddziałują na inne białka i poprzez nie wpływają na reakcje komórkowe. Zalicza się do nich między innymi kalmodulinę. tropomnę C i parwoalbuminę. Drugą grupę stanowią białka enzymatyczne, których aktywność wzrasta w obecności jonów wapniowych i nie jest ona zależna od występowania podjednosłek regulatorowych łączących się z tym jonem. Wśród nich można przykładowo wymienić enzymy występujące w błonie wewnętrznej mitochondrium (dehydrogenaza fosforanu głiceroloaldehydu) lub jego macierzy (dehydrogenaza pirogronianowa. dehydrogenaza kwasu a-ketoglutarowego). Mówiąc

0    tej grupie białek enzymatycznych należy wspomnieć o kalpainach stanowiących tzw. Ca²* zależne protcinazy cysternowe (kalpaina I-aktywowana przez [Ca²*] =100 pmol/1. kał parna fl-stymulowana przez [Ca²*] = 1-5 mmol/1). Enzymy te są zdolne do ograniczonej proteołizy uoponiny T. troponiny I. tropomiozyny, receptorów estrogenowych i progesteronowych, kinaz białkowych (np. kinazy białkowej C) oraz białek cytoszkieletu. Kalpainy są selektywnie hamowane przez białko o nazwie kalpastyna tworzące z nim kompleks przy niskich stężeniach Ca²*. Podwyższenie się stężenia jonów wapniowych powoduje jego rozpad i tym samym aktywację uwolnionej cząsteczki enzymu. System kalpaina-kalpastyna odpowiedzialny za ograniczoną

1    nieodwracalną proteolizę białek komórkowych odgrywa prawdopodobnie dużą rolę fizjologiczną w komórce.

Jednym z lepiej poznanych rzeczywistych białek receptorowych Ca²* jest kalmodulina wymagająca osobnego omówienia ze względu na jej szczególną rolę w odpowiedzi komórkowej.

Ri«M

mdLtUBlti

ibasmsF

ddmd.**

iśomm

rąrima& Stnj^ (ster1*1*^

Kalmodulina

Kalmodulina (CaM) jest białkiem zbudowanym ze 148 aminokwasów mającym cztery miejsca wiążące Ca²*. Przyłączanie się jednego jonu wapniowego do któregokolwiek z tych miejsc powoduje takie zmiany konformacyjne w cząsteczce, że związanie się z nią następnego jonu Ca²* wywołuje odsłonięcie części hydrofobowej jej łańcucha (rys. 28.14). Jest ono konieczne dla połączenia się kalmoduliny z zależnymi od niej enzymami (powinowactwo rzędu 10⁹mol/l), lecz nie wystarczające do ich aktywacji. Zachodzi ona dopiero po przyłączeniu się do niej co najmniej trzeciego jonu Ca²*.

Kinetykę wiązania jonów wapniowych z kalmoduliną i enzymem zależnym od kompleksu z CA²* kalmoduliny przedstawiają następujące reakcje:

fKUttf*'. akup", KlCffj

Ctf .    _

CaM - ---— CaM ■ CcF

Co²*

:CaM • CaJ*

=Casf. Co*

^: CcM • Ca;

Ki

Kj

vm'^wj

fe

E - CaM===^ - CoM - Co¹" Hf Bgeort-off    ~ E*- CoM"-Cof    — E'- Ca*f- CaT