Войти
Визуализированное изображение насоса Ca Са-АТФаза плазматической мембраны (PMCA ) представляет собой транспортный белок в плазматической мембране клеток и функции для удаления кальция (Ca) из клетки. Функция PMCA жизненно важна для регулирования количества Ca во всех эукариотических клетках. Существует очень большой трансмембранный электрохимический градиент Са, стимулирующий проникновение иона в клетки, но очень важно, чтобы они поддерживали низкие концентрации Са для правильная сигнализация ячейки. Таким образом, клеткам необходимо использовать ионные насосы для удаления Ca. PMCA и натрий-кальциевый обменник (NCX) вместе являются основными регуляторами внутриклеточных концентраций Са. Поскольку он транспортирует Са во внеклеточное пространство, PMCA также является важным регулятором концентрации кальция во внеклеточном пространстве ..
PMCA принадлежат к семейству АТФаз первичного ионного транспорта P-типа, которые образуют промежуточные соединения аспартилфосфата.
Различные формы PMCA экспрессируются в разных тканях, включая мозг.
Насос питается от гидролиза из аденозинтрифосфат (АТФ) со стехиометрией , состоящей из одного иона Са , удаленного для каждой молекулы гидролизованного АТФ. Он прочно связывается с ионами Ca (имеет высокое сродство с Km от 100 до 200 n M ), но не удаляет Ca с очень высокой скоростью. В этом отличие от NCX, который имеет низкое сродство и высокую емкость. Таким образом, PMCA эффективен в связывании Ca, даже когда его концентрации внутри клетки очень низкие, поэтому он подходит для поддержания его обычно очень низкого уровня. Кальций является важным второй мессенджер, поэтому его уровни должны быть низкими в ячейках, чтобы предотвратить шум и обеспечить точность сигналов. NCX лучше подходит для быстрого удаления больших количеств Са, что необходимо в нейронах после потенциала действия. Таким образом, действия двух типов насосов дополняют друг друга.
PMCA работает аналогично другим ионным насосам p-типа. АТФ переносит фосфат в PMCA, который образует фосфорилированный промежуточный продукт.
Ca / кальмодулин связывается и дополнительно активирует PMCA, повышая сродство белка Ca- сайт связывания от 20 до 30 раз. Кальмодулин также увеличивает скорость, с которой помпа вытесняет Са из клетки, возможно, в десять раз.
В тканях мозга постулируется, что определенные типы PMCA важны для регулирования синаптики активность, поскольку PMCA участвует в регулировании количества кальция в клетке в синапсе, а Ca участвует в высвобождении синаптических пузырьков. Кроме того, было показано, что активность PMCA модулируется и частично обеспечивается за счет гликолиза в нейрональных сомах и дендритах. Предположительно, это связано с близостью PMCA к переносчикам глюкозы в плазматической мембране.
Структура PMCA аналогична структуре кальциевых насосов SERCA, которые отвечают за удаление кальция из цитоплазмы в просвет саркоплазматический ретикулум. Кальций имеет тенденцию иметь немного меньшее сродство к насосам PMCA, чем к насосам SERCA. Считается, что насос PMCA имеет 10 сегментов, которые пересекают плазматическую мембрану, причем оба конца C и N находятся внутри клетки. На С-конце имеется длинный «хвост» длиной от 70 до 200 аминокислот. Считается, что этот хвост отвечает за регулировку насоса. Насосы PMCA имеют молекулярную массу около 140 кДа.
Существует четыре изоформы PMCA, называемых PMCA 1-4.
Каждая изоформа кодируется другим геном и экспрессируется в разных частях тела. Альтернативный сплайсинг транскриптов мРНК этих генов приводит к различным подтипам этих изоформ. На данный момент идентифицировано более 20 вариантов сплайсинга.
Три изоформы PMCA, PMCA1, PMCA2 и PMCA3, встречаются в головном мозге в различных распределениях. PMCA1 присутствует повсеместно во всех тканях человека, и без него эмбрионы не выживают. Недостаток PMCA4, который также очень часто встречается во многих тканях, является выживаемым, но приводит к бесплодию у мужчин. PMCA типов 2 и 3 активируются быстрее и поэтому лучше подходят для возбудимых типов клеток, таких как клетки нервной и мышечной ткани, которые испытывают большой приток кальция при возбуждении. PMCA типов 1, 2 и 4 были обнаружены в глиальных клетках, называемых астроцитами у млекопитающих, хотя ранее считалось, что только NCX присутствует в глии. Астроциты помогают поддерживать ионный баланс во внеклеточном пространстве мозга.
Нокаут PMCA2 вызывает проблемы с внутренним ухом, включая потерю слуха и проблемы с балансом.
PMCA4 существует в кавеолах. Изоформа PMCA4b взаимодействует с синтазой оксида азота и снижает синтез оксида азота этим ферментом.
Изоформа 4 PMCA имеет молекулярную массу 134 683, рассчитанную по ее последовательности. Это хорошо согласуется с результатами электрофореза в геле с SDS.
Если PMCA не функционирует должным образом, это может привести к заболеванию. Было обнаружено, что неправильно функционирующие белки PMCA связаны с такими состояниями, как нейросенсорная глухота, диабет и гипертония.
In эксайтотоксичность, процесс, при котором чрезмерное количество нейротрансмиттера глутамата чрезмерно активизирует нейроны, что приводит к чрезмерному притоку Са в клетки, активность PMCA может быть недостаточной для удаления избытка Са.
В ткани груди эпителиальные клетки молочной железы экспрессируют PMCA2, который транспортирует кальций через апикальную поверхность клеток в молоко. Экспрессия PMCA2 падает на отлучение от груди, что приводит к индуцированному кальцием апоптозу и инволюции молочной железы. Устойчивая экспрессия PMCA2 при некоторых раковых заболеваниях груди снижает уровень кальция в злокачественных клетках, позволяя им избежать апоптоза. Эти опухоли также обычно положительны на белок HER2, имеют тенденцию поражать лимфатические узлы и чаще встречаются у молодых женщин, что может помочь объяснить их худший прогноз по сравнению с женщинами в постменопаузе.
Куркумин может связываться с PMCA, вызывая конформационное изменение, которое предотвращает связывание ATP.
PMCA были впервые обнаружен в 1960-х годах в мембранах красных кровяных телец. Присутствие АТФазы в мембранах было обнаружено в 1961 году, а затем в 1966 году было обнаружено, что эти АТФазы выкачивают Са из цитозоля.
PMCA впервые была очищена из мембран красных кровяных телец в 1979 году.
