Fungsi, jenis, struktur, dan pengoperasian pompa kalsium

itu pompa kalsium Ini adalah struktur yang bersifat protein yang bertanggung jawab untuk pengangkutan kalsium melalui membran sel. Struktur ini tergantung pada ATP dan dianggap sebagai protein tipe ATPase, juga disebut Ca²⁺-ATPase.

Ca²⁺-ATPase ditemukan di semua sel organisme eukariotik dan penting untuk homeostasis kalsium dalam sel. Protein ini melakukan transpor aktif primer, karena pergerakan molekul kalsium bertentangan dengan gradien konsentrasi.

Indeks

• 1 Fungsi pompa kalsium
• 2 Jenis
• 3 Struktur
  • 3.1 Pompa PMCA
  • 3.2 pompa SERCA
• 4 Mekanisme pengoperasian
  • 4.1 pompa SERCA
  • 4.2 pompa PMCA
• 5 Referensi

Fungsi pompa kalsium

Ca²⁺ Ini memenuhi peran penting dalam sel, sehingga regulasi di dalamnya adalah dasar untuk berfungsi dengan baik. Seringkali, ia bertindak sebagai pembawa pesan kedua.

Dalam ruang ekstraseluler konsentrasi Ca²⁺ itu sekitar 10.000 kali lebih besar daripada di dalam sel. Peningkatan konsentrasi ion ini dalam sitoplasma sel memicu beberapa respons, seperti kontraksi otot, pelepasan neurotransmitter, dan degradasi glikogen..

Ada beberapa cara untuk mentransfer ion-ion ini dari sel: transpor pasif (keluaran non-spesifik), saluran ion (gerakan yang mendukung gradien elektrokimia), transpor aktif sekunder dari tipe antiport (Na / Ca), dan transpor aktif primer dengan pompa. tergantung pada ATP.

Berbeda dengan mekanisme perpindahan Ca lainnya²⁺, pompa bekerja dalam bentuk vektor. Yaitu, ion bergerak hanya dalam satu arah sehingga hanya bekerja dengan mengeluarkannya.

Sel sangat sensitif terhadap perubahan konsentrasi Ca²⁺. Ketika menyajikan perbedaan yang nyata dengan konsentrasi ekstraselulernya, penting untuk mengembalikan tingkat sitosolik normalnya secara efisien..

Jenis

Tiga jenis Ca telah dijelaskan²⁺-ATPase dalam sel hewan, sesuai dengan lokasi mereka dalam sel; pompa yang terletak di membran plasma (PMCA), yang terletak di retikulum endoplasma dan membran nuklir (SERCA), dan yang ditemukan di membran aparatus Golgi (SPCA).

Pompa SPCA juga mengangkut ion Mn²⁺ yang merupakan kofaktor berbagai enzim dari matriks aparatus Golgi.

Sel-sel ragi, organisme eukariotik lainnya dan sel-sel tanaman menghadirkan tipe Ca lainnya²⁺-ATPasas sangat khusus.

Struktur

Pompa PMCA

Dalam membran plasma kami menemukan transpor Na / Ca antiparthik aktif, bertanggung jawab atas perpindahan sejumlah besar Ca²⁺ dalam sel saat istirahat dan aktivitas. Pada sebagian besar sel saat istirahat, yang bertanggung jawab untuk pengangkutan kalsium ke luar adalah pompa PMCA.

Protein ini terdiri dari sekitar 1.200 asam amino, dan memiliki 10 segmen transmembran. Di sitosol ada 4 unit utama. Unit pertama berisi gugus terminal amino. Yang kedua memiliki karakteristik dasar, yang memungkinkannya untuk mengikat fosfolipid pengaktif asam.

Pada unit ketiga adalah asam aspartat dengan fungsi katalitik, dan "hilir" dari pita pengikat fluorescein isotosianat ini, dalam domain pengikatan ATP.

Pada unit keempat adalah domain pengikatan pada calmodulin, situs pengenalan kinase tertentu (A dan C) dan pita pengikat Ca²⁺ alosterik.

Pompa SERCA

Pompa SERCA ditemukan dalam jumlah besar dalam retikulum sarkoplasma sel otot dan aktivitasnya berhubungan dengan kontraksi dan relaksasi dalam siklus pergerakan otot. Fungsinya untuk mengangkut Ca²⁺ dari sitosol sel ke matriks retikulum.

Protein ini terdiri dari rantai polipeptida tunggal dengan 10 domain transmembran. Strukturnya pada dasarnya sama dengan protein PMCA, tetapi berbeda karena hanya memiliki tiga unit dalam sitoplasma, dengan situs aktif ditemukan di unit ketiga..

Fungsi protein ini membutuhkan keseimbangan beban selama pengangkutan ion. Dua Ca²⁺ (dengan ATP terhidrolisis) dipindahkan dari sitosol ke matriks retikulum, terhadap gradien konsentrasi yang sangat tinggi.

Pengangkutan ini terjadi secara antiportik, karena pada saat yang sama dua H⁺ mereka diarahkan ke sitosol dari matriks.

Mekanisme operasi

Pompa SERCA

Mekanisme transportasi dibagi menjadi dua negara E1 dan E2. Di situs pengikatan E1 yang memiliki afinitas tinggi untuk Ca²⁺ mereka diarahkan ke sitosol. Dalam E2, situs pengikatan diarahkan menuju lumen retikulum yang menunjukkan afinitas rendah untuk Ca²⁺. Dua ion Ca²⁺ bergabunglah setelah transfer.

Selama persatuan dan pemindahan Ca²⁺, perubahan konformasi terjadi, termasuk pembukaan domain M dari protein, yang menuju sitosol. Ion-ion kemudian bergabung dengan lebih mudah ke dua situs yang mengikat domain tersebut.

Penyatuan dua ion Ca²⁺ mempromosikan serangkaian perubahan struktural pada protein. Di antaranya adalah rotasi domain tertentu (domain A) yang mengatur ulang unit pompa, memungkinkan pembukaan ke arah matriks reticle untuk melepaskan ion, yang dipisahkan karena pengurangan afinitas di situs pengikatan.

Proton H.⁺ dan molekul air menstabilkan situs pengikatan Ca²⁺, menyebabkan domain A berputar kembali ke keadaan semula, menutup akses ke retikulum endoplasma.

Pompa PMCA

Jenis pompa ini ditemukan di semua sel eukariotik dan bertanggung jawab untuk pengusiran Ca²⁺ menuju ruang ekstraseluler untuk mempertahankan konsentrasi yang stabil dalam sel.

Dalam protein ini ion Ca diangkut²⁺ oleh ATP terhidrolisis. Transportasi diatur oleh kadar protein kalmodulin dalam sitoplasma.

Dengan meningkatkan konsentrasi Ca²⁺ cytosolic, meningkatkan kadar calmodulin, yang mengikat ion kalsium. Kompleks Ca²⁺-Calmodulin kemudian dirakit ke situs lampiran pompa PMCA. Perubahan konformasi terjadi pada pompa yang memungkinkan pembukaan terpapar ke ruang ekstraseluler.

Ion kalsium dilepaskan, mengembalikan kadar normal di dalam sel. Akibatnya, kompleks Ca²⁺-Calmodulin dibongkar, mengembalikan konformasi pompa ke keadaan semula.

Referensi

1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Kalsium memompa dalam kesehatan dan penyakit. Ulasan fisiologis, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Pompa kalsium: dasar struktural untuk dan mekanisme transportasi transmembran kalsium. Pendapat saat ini dalam biologi kimia, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinis.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Biofisika dan fisiologi seluler. Universitas Seville.
5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). Fisiologi manusia: dasar kedokteran. Elsevier Spanyol.
7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokimia. Ed. Panamericana Medical.