Els complexos processos cel·lulars i fisiològics dels organismes vius requereixen una regulació molt ajustada a nivell molecular per garantir l'adaptabilitat, per exemple, d'un animal o d'una planta al seu hàbitat. Amb aquesta finalitat, nombrosos molècules existeixen que intervenen en processos com la comunicació cel·lular, el metabolisme o la divisió cel·lular. Un d'aquests molècules és la proteïna calmodulina, que, amb l'ajut de calci, influeix en la funció de molts altres biològicament actius proteïnes.
Què és la calmodulina?
La calmodulina és una proteïna reguladora intracel·lular que s’uneix calci ions. Basat en la seva estructura, pertany al grup de la mà EF proteïnes. La forma de la calmodulina, que consta de 148 aminoàcids i fa 6.5 nm de llargada, s’assembla a una manuella. El molecular massa d’aquesta molècula de proteïna és d’uns 17 kDa. A causa de la seva funció biològica en la transducció de senyals dins de les cèl·lules, la calmodulina també es pot classificar com a segon missatger, és a dir, un missatger secundari que no és actiu enzimàticament. Als dos dominis esfèrics de la proteïna, hi ha dos motius d’hèlix-bucle-hèlix cadascun a una distància d’1.1 nm, als quals un total de quatre calci es poden unir ions. Aquesta estructura es coneix com una mà EF. Les estructures de mà EF estan connectades per hidrogen enllaços entre els fulls beta antiparal·lels de la calmodulina.
Funció, acció i rols
La calmodulina requereix de tres a quatre ions de calci units per molècula per estar activa. Quan s’activa, el complex calci-calmodulina format intervé en la regulació de diversos receptors, enzims, i canals iònics amb una àmplia gamma de funcions. Entre els enzims regulats són la fosfatasa calcineurina, que té un paper important en la regulació de la resposta immune, i l’endotelial. òxid nítric synthase (eNOS), que produeix NO, que, entre altres coses, és responsable del relaxació de múscul llis i, per tant, per a la dilatació de sang d'un sol ús i multiús.. A més, a baixes concentracions de calci s’activa l’adenilat ciclasa (AC), mentre que a altes concentracions de calci s’activa la seva contrapart enzimàtica, la fosfodiesterasa (PDE). Així, s’aconsegueix una seqüència temporal de mecanismes reguladors: inicialment, AC inicia una via de senyalització mitjançant la producció d’AMP cíclic (AMPc); més tard, aquesta via es torna a apagar pel seu homòleg PDE mitjançant degradació de cAMP. Tanmateix, l’efecte regulador de la calmodulina sobre proteïnes quinases com la CaM quinasa II o la miosina quinasa de cadena lleugera (MLCK) és particularment conegut i es discutirà amb més detall a continuació. CAMKII pot lligar a fosfat residu de diversos proteïnes i així influir metabolisme energètic, permeabilitat als ions i l'alliberament de neurotransmissors de les cèl·lules. CAMKII és present en concentracions particularment elevades a la cervell, on es creu que té un paper important en la plasticitat neuronal, és a dir, en totes aprenentatge processos. Però la calmodulina també és indispensable per als processos de moviment. En estat de repòs, el concentració dels ions calci en una cèl·lula muscular és molt baixa i, per tant, la calmodulina està inactiva. No obstant això, quan la cèl·lula muscular s’excita, el calci flueix al plasma cel·lular i ocupa els quatre llocs d’unió de la calmodulina com a cofactor. Això ara pot activar la cinasa de la cadena lleugera de la miosina, cosa que provoca un canvi en les fibres contràctils de la cèl·lula, permetent així la contracció muscular. Altres menys coneguts enzims sota la influència de la calmodulina inclouen guanilat ciclasa, Ca-Mg-ATPasa i fosfolipasa A2.
Formació, aparició, propietats i nivells òptims
La calmodulina es troba en tots els eucariotes, que inclouen totes les plantes, animals, fongs i el grup d’organismes ameboides. Com que la molècula de calmodulina en aquests organismes sol tenir una estructura relativament similar, es pot suposar que es tracta d’una proteïna antiga del desenvolupament que va sorgir a principis de l’evolució. Com a norma general, la calmodulina és present en quantitats relativament grans al plasma d’una cèl·lula. En el citosol de les cèl·lules nervioses, per exemple, l’habitual concentració mesura aproximadament 30-50 μM, o 0.03-0.05 mol / L. La proteïna es forma en el context de la transcripció i la traducció mitjançant el CALM general, dels quals es coneixen fins ara tres al·lels, denominats CALM-1, CALM-2 i CALM-3.
Malalties i trastorns
Hi ha algunes substàncies químiques que poden exercir un efecte inhibitori sobre la calmodulina i, per tant, es coneixen com a inhibidors de la calmodulina. En la majoria dels casos, el seu efecte inhibitori es basa en el fet que transporten calci fora de la cèl·lula i, per tant, el retiren de la calmodulina, que és després només es presenten en un estat inactiu. Aquestes substàncies inhibidores inclouen, per exemple, W-7. A més, algunes fenotiazines psicofàrmacs inhibeixen la calmodulina. Per més àmplies que siguin les funcions reguladores de la calmodulina, tan diverses són els possibles defectes i trastorns quan la proteïna ja no pot ser activada pel cofactor calci i, per tant, els enzims objectius regulats són al seu torn menys actius. L’activació deficient de CAMKII, per exemple, pot resultar en una restricció de la plasticitat neuronal, que constitueix la base de aprenentatge processos. La disminució de l’activació de MLCK perjudica la contracció muscular, que pot ser possible lead als trastorns del moviment. Una menor activació de l’enzim calcineurina a causa de la deficiència de calmodulina afectaria la resposta immune del cos i una menor activació dels eNO lead per reduir les concentracions de NO. Aquesta última causa problemes, sobretot on òxid nítric d'una altra manera, se suposa que evita els desitjats sang coagulació i dilatació d'un sol ús i multiús. amb la finalitat de millorar el flux sanguini. No obstant això, també cal esmentar en aquest punt que, en determinades condicions, el sensor de calci frequenin pot assumir les funcions biològiques de la calmodulina i, per tant, substituir la molècula.
