Кальмодулин: общие сведения

Кальмодулин ( Фосфат-акцептирующие пептиды, Calmodulin , Phosphate Acceptor Peptides )

Кальмодулин - это широко распространенный белок, встречающийся в немышечных и гладкомышечных клетках, где он функционирует в качестве первичного внутриклеточного рецептора Ca 2+. Кальмодулин - очень консервативный белок, относящийся к суперсемейству Ca-связывающих белков , использующих один и тот же Ca-связывающий структурный домен . К этому семейству относятся также тропонин C , регуляторные легкие цепи миозина . В отличие от других членов семейства кальмодулин в ответ на кальциевый сигнал может связываться с множеством различных белков- мишеней и регулировать их активность ( Means A.R., 1988 ).

Кальмодулин участвует практически во всех процессах, регулируемых ионами Ca++ ; "мишенями" кальмодулина, как вторичного посредника, служат до 30 различных клеточных систем, включая различные протеинкиназы и фосфатазы , синтетаза окиси азота , кальмодулин

Кальмодулин обнаружен почти во всех клетках животных и растений. Типичная животная клетка содержит более 107 молекул КМ, что соответствует почти 1% всего клеточного белка. КМ функционирует как многоцелевой внутриклеточный рецептор для Са2+, участвующий в большинстве процессов, регулируемых этими ионами. 

Кальмодулин это консервативный одиночный полипептид (примерно 150 аминокислот), имеющий четыре высокоаффинных Са2+-связывающих центра. Кислый белок (17 кД), состоит из спиральной полипептидной цепи с -я Са2+-связывающими EF-hand ( рис. 6.12 ). Сродство отдельных Са2+-связывающих участков 10-6-10-5М. Са2+ связывается кооперативно, так, что связывание первого Са2+ увеличивает сродство соседнего участка. Это делает белок чувствительным к малым изменениям Са2+. Аллостерическая активация кальмодулина кальцием аналогична активации А-киназы циклическим АМР. Отличие состоит в том, что комплекс Са2+-КМ сам по себе не обладает ферментативной активностью и действует, связываясь с другими белками. В некоторых случаях КМ служит постоянной регуляторной субъединицей ферментного комплекса (например, киназа фосфорилазы), но чаще всего связывание Са2+ ведет к присоединению КМ к различным белкам-мишеням, приводя к изменению их активности. Взаимодействуя с КМ, Ca2+ может изменять активность около 100 ферментов. К числу мишеней, регулируемых Са2+-КМ комплексом , относятся Са2+/КМ-зависимые протеинкиназы . В отсутствии связанного Ca2+ центральная спираль экранирована концевыми спиралями ( рис. 6.12 ). Связывание Са2+ вызывает конформационные изменения, так, что происходит экспонирование гидрофобных участков терминальных и центральной спиралей. КМ связавший Са2+ связывается с высоким сродством с белком-мишенью (Kд ~10-9 мол/л). Для образования комплекса центральные остатки соединительного района разматываются из альфа спирали чтобы образовать петлю (шарнир), который позволяет молекуле обернуться вокруг белка-мишени. N и C терминальные области сближаются друг с другом и их гидрофобные поверхности связываются с ним подобно двум рукам, удерживающим канат. Это способствует тому, что альфа спиральная последовательность мишени попадает в центр гидрофобного туннеля. Следствием этого является сильное изменение конформации белка-мишени. Как только концентрация Са2+ падает, комплекс диссоциирует, инактивируя белок. Однако есть и исключения. Так СаКМ-киназа II остается в активном состоянии после удаления Са2+. Тропонин С является изоформой КМ. Он присутствует в поперечно-полосатых мышцах, где регулирует взаимодействие между актином и миозином.

Резюме. Кальмодулин является белком с четырьмя местами связывания кальция . Когда все эти места связаны с кальцием, кальмодулин становится способным активировать кальций/кальмодулин-зависимую протеинкиназу , аденилатциклазу , фосфодиэетеразу циклических нуклеотидов , протеинфосфатазу (кальцинейрин) , а также NO-синтазу .

Ссылки:

Все ссылки