Войти
Показывает высвобождение кальция из эндоплазматического ретикулума через путь фосфолипазы C (PLC). Передача сигналов кальция - это использование ионов кальция (Ca) для связи и управления внутриклеточными процессами, часто на этапе передачи сигнала. Са важен для клеточной передачи сигналов, поскольку, попав в цитозоль цитоплазмы, он оказывает аллостерический регуляторный эффект на многие ферменты и белки. Са может действовать в передаче сигнала в результате активации ионных каналов или в качестве вторичного мессенджера, вызванного путями непрямой передачи сигнала, такими как рецепторы, связанные с G-белком.
Концентрация Ca в состоянии покоя в цитоплазме обычно поддерживается на уровне около 100 нМ. Это в 20 000–100 000 раз ниже, чем типичная внеклеточная концентрация. Чтобы поддерживать эту низкую концентрацию, Са активно перекачивается из цитозоля во внеклеточное пространство, эндоплазматический ретикулум (ER), а иногда и в митохондрии. Некоторые белки цитоплазмы и органелл действуют как буферы, связывая Ca. Передача сигналов происходит, когда клетка стимулируется высвобождением ионов Са из внутриклеточных хранилищ и / или когда Са входит в клетку через плазматические мембраны ионные каналы.
Расщепление фосфолипазой C PIP2 в IP3 и DAG Специфические сигналы могут запускать внезапное повышение цитоплазматических уровней Са до 500–1000 нМ за счет открытия каналов в ER или плазматической мембране. Наиболее распространенным сигнальным путем, который увеличивает концентрацию кальция в цитоплазме, является путь фосфолипазы C (PLC).
Истощение Ca из ER приведет к к входу Ca из-за пределов ячейки путем активации «Управляемых магазином каналов» (SOC ). Этот приток Са называется током Са, активируемым высвобождением Са (ICRAC ). Механизмы, с помощью которых происходит ICRAC, в настоящее время все еще исследуются. Хотя Orai1 и STIM1 были связаны в нескольких исследованиях для предложенной модели притока кальция, управляемого магазином. В недавних исследованиях упоминались фосфолипаза A2 бета, адениндинуклеотидфосфат никотиновой кислоты (NAADP) и белок STIM 1 в качестве возможных медиаторов ICRAC.
Кальций - это повсеместный второй посланник, выполняющий разнообразные физиологические роли. К ним относятся мышечное сокращение, передача нейронов (как в возбуждающем синапсе ), клеточная подвижность (включая движение жгутиков и реснички ), оплодотворение, рост клеток (пролиферация), нейрогенез, обучение и память, как с синаптической пластичностью, и секреция слюны. Высокий уровень цитоплазматического Ca также может вызывать апоптоз клетки. Другие биохимические роли кальция включают регулирование активности фермента, проницаемости ионных каналов, активности ионных насосов и компонентов цитоскелета.
Многие событий, опосредованных Са, происходят, когда высвобожденный Са связывается и активирует регуляторный белок кальмодулин. Кальмодулин может активировать Са-кальмодулин-зависимые протеинкиназы или может действовать непосредственно на другие эффекторные белки. Помимо кальмодулина, существует множество других Са-связывающих белков, которые опосредуют биологические эффекты Са.
Сравнение сокращений гладких и скелетных мышц Сокращения скелетных мышечных волокон вызваны электрической стимуляцией. Этот процесс вызван деполяризацией поперечных трубчатых соединений. После деполяризации саркоплазматический ретикульм (SR) высвобождает Ca в миоплазму, где он связывается с рядом буферов, чувствительных к кальцию. Са в миоплазме будет диффундировать к сайтам регулятора Са на тонких филаментах. Это приводит к фактическому сокращению мышцы.
Сокращения гладких мышечных волокон зависят от того, как происходит приток Са. Когда происходит приток Са, между миозином и актином образуются поперечные мостики, что приводит к сокращению мышечных волокон. Приток может происходить из-за внеклеточной диффузии Са через ионные каналы. Это может привести к трем различным результатам. Первый - это равномерное увеличение концентрации Са по всей клетке. Это отвечает за увеличение диаметра сосудов. Во-вторых, быстрое изменение мембранного потенциала, зависящее от времени, которое приводит к очень быстрому и равномерному увеличению Ca. Это может вызвать спонтанное высвобождение нейромедиаторов через симпатические или парасимпатические нервные каналы. Последний возможный результат - специфический и локализованный выброс Са субплазмалеммы. Этот тип высвобождения увеличивает активацию протеинкиназы и наблюдается в сердечной мышце, где он вызывает связь возбуждения и концентрации. Са может также быть результатом внутренних запасов, обнаруженных в SR. Это высвобождение может быть вызвано рецепторами риодина (RYR) или IP 3. Высвобождение RYRs Ca является спонтанным и локализованным. Это наблюдалось в ряде гладкомышечных тканей, включая артерии, воротную вену, мочевой пузырь, ткани мочеточника, ткани дыхательных путей и ткани желудочно-кишечного тракта. Высвобождение IP 3 Ca вызывается активацией рецептора IP 3 на SR. Эти притоки часто являются спонтанными и локализованными, как видно в толстой кишке и воротной вене, но могут привести к глобальной волне Са, наблюдаемой во многих сосудистых тканях.
В нейронах сопутствующее увеличение цитозольного и митохондриального Ca важно для синхронизации электрической активности нейронов с митохондриальным энергетическим метаболизмом. митохондриальный матрикс уровни Са могут достигать десятков мкМ уровней, необходимых для активации изоцитратдегидрогеназы, которая является одним из ключевых регуляторных ферментов Цикл Кребса.
ER в нейронах может служить в сети, объединяющей многочисленные внеклеточные и внутриклеточные сигналы в бинарной мембранной системе с плазматической мембраной. Такая ассоциация с плазматической мембраной создает относительно новое восприятие ER и темы «нейрон внутри нейрона». Структурные характеристики ЭР, способность действовать как приемник Са и специфические белки, выделяющие Са, служат для создания системы, которая может производить регенеративные волны высвобождения Са. Они могут связываться как локально, так и глобально в ячейке. Эти сигналы Ca объединяют внеклеточные и внутриклеточные потоки и, как предполагается, играют роль в синаптической пластичности, памяти, высвобождении нейротрансмиттера, возбудимости нейронов и долгосрочных изменениях на уровне транскрипции генов. Стресс ЭР также связан с передачей сигналов Са и наряду с развернутым белковым ответом может вызывать деградацию ЭР (ERAD) и аутофагию.
Приток Са во время оплодотворения наблюдался во многих вид как триггер для развития ооцита. Эти притоки могут происходить как однократное увеличение концентрации, как это наблюдается у рыб и иглокожих, или может происходить с колебаниями концентрации , как наблюдается у млекопитающих. Триггеры этих притоков Ca могут различаться. Наблюдалось, что приток происходит через мембранные каналы Са и запасы Са в сперматозоидах. Также было замечено, что сперматозоиды связываются с мембранными рецепторами, что приводит к высвобождению Са из ЭПР. Также было замечено, что сперма выделяет растворимый фактор, специфичный для данного вида. Это гарантирует отсутствие межвидового оплодотворения. Эти растворимые факторы приводят к активации IP 3, что вызывает высвобождение Са из ER через рецепторы IP 3. Также было замечено, что некоторые модельные системы смешивают эти методы, например, на примере млекопитающих. Как только Са высвобождается из ЭР, яйцеклетка запускает процесс формирования слитого пронуклеуса и перезапуск митотического клеточного цикла. Высвобождение Са также отвечает за активацию НАД-киназы, которая приводит к мембранному биосинтезу и экзоцитозу ооцитов кортикальных гранул, которые приводит к образованию слоя гиалина, позволяющего медленное блокирование полиспермии.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с кальциевой сигнализацией. |
