生物の複雑な細胞および生理学的プロセスは、たとえば動物や植物の生息地への適応性を確保するために、分子レベルで細かく調整された制御を必要とします。 このために、数多くの 細胞間情報伝達、代謝、細胞分裂などのプロセスに介入するものが存在します。 これらのXNUMXつ タンパク質のカルモジュリンであり、その助けを借りて カルシウム、他の多くの生物活性物質の機能に影響を与えます タンパク質.
カルモジュリンとは何？
カルモジュリンは、結合する細胞内調節タンパク質です。 カルシウム イオン。 その構造に基づいて、それはEF-handのグループに属します タンパク質. 148個からなるカルモジュリンの形 アミノ酸 長さ 6.5 nm で、ダンベルに似ています。 分子 質量 このタンパク質分子の分子量は約 17 kDa です。 細胞内のシグナル伝達における生物学的機能により、カルモジュリンはセカンドメッセンジャー、すなわちそれ自体が酵素活性ではない二次メッセンジャーとして分類することもできます。 タンパク質の 1.1 つの球状ドメインには、それぞれ XNUMX nm の距離にある XNUMX つのヘリックス-ループ-ヘリックス モチーフがあり、合計 XNUMX つの カルシウム イオンを結合させることができます。 この構造は EF ハンドと呼ばれます。 EF ハンド構造は、 水素化 カルモジュリンの逆平行ベータシート間の結合。
機能、アクション、および役割
カルモジュリンが活性化するには、XNUMX 分子あたり XNUMX ～ XNUMX 個の結合したカルシウム イオンが必要です。 活性化すると、形成されたカルシウム-カルモジュリン複合体は、さまざまな受容体の調節に関与します。 酵素、および幅広い機能を備えたイオンチャネル。 間で 酵素 調節されているのは、免疫応答の調節に重要な役割を果たすホスファターゼ カルシニューリンと、内皮細胞です。 一酸化窒素 NOを生成するシンターゼ（eNOS）は、とりわけ、 緩和 平滑筋の拡張のため 血 船. さらに、低カルシウム濃度ではアデニル酸シクラーゼ (AC) が活性化され、高カルシウム濃度ではその酵素の対応物であるホスホジエステラーゼ (PDE) が活性化されます。 したがって、調節メカニズムの時間的シーケンスが達成されます。最初に、AC はサイクリック AMP (cAMP) の生成を介してシグナル伝達経路を開始します。 その後、この経路は、cAMP 分解を介して、その対応する偏微分方程式によって再びオフになります。 しかし、CaM キナーゼ II またはミオシン軽鎖キナーゼ (MLCK) などのタンパク質キナーゼに対するカルモジュリンの調節効果は特によく知られており、以下で詳細に説明します。 CAMKII は、 リン酸塩 いろいろな残余 タンパク質 影響を与える エネルギー代謝、イオンの透過性、および細胞からの神経伝達物質の放出。 CAMKII は、特に高濃度で存在します。 脳、ニューロンの可塑性において重要な役割を果たすと考えられています。 学習 プロセス。 しかし、カルモジュリンは運動プロセスにも不可欠です。 休止状態では、 濃度 筋細胞内のカルシウムイオンは非常に少なく、したがってカルモジュリンは不活性です。 しかし、筋細胞が興奮すると、カルシウムは細胞の形質に流れ込み、補因子としてカルモジュリンのXNUMXつの結合部位を占有します。 これにより、ミオシン軽鎖キナーゼが活性化され、細胞内の収縮性線維がシフトし、筋収縮が可能になります。 その他のあまり知られていない 酵素 カルモジュリンの影響下には、グアニル酸シクラーゼ、Ca-Mg-ATPase、および ホスホリパーゼ A2。
形成、発生、特性、および最適レベル
カルモジュリンは、すべての植物、動物、菌類、およびアメーバ状生物のグループを含むすべての真核生物に見られます。 これらの生物のカルモジュリン分子は通常、構造が比較的似ているため、進化の初期に発生した発生的に古いタンパク質であると想定できます。 原則として、カルモジュリンは細胞の血漿中に比較的大量に存在します。 たとえば、神経細胞の細胞質ゾルでは、通常の 濃度 約 30 ～ 50 μM、または 0.03 ～ 0.05 mol/L です。 タンパク質は、CALM による転写および翻訳のコンテキストで形成されます。 遺伝子、現在までに知られている 1 つの対立遺伝子があり、CALM-2、CALM-3、および CALM-XNUMX と指定されています。
疾患および障害
カルモジュリンに阻害効果を及ぼす化学物質がいくつかあり、そのためカルモジュリン阻害剤として知られています.その後、非アクティブな状態でのみ存在します。 これらの阻害物質には、例えば、W-7が含まれる。 さらに、いくつかのフェノチアジン 向精神薬 カルモジュリンを阻害します。 カルモジュリンの調節機能は広範ですが、タンパク質が補因子カルシウムによって活性化できなくなり、調節された標的酵素の活性が低下した場合に考えられる欠陥や障害も多様です。 たとえば、CAMKII の活性化が不十分な場合、神経可塑性が制限される可能性があります。 学習 プロセス。 MLCK の活性化が低下すると、筋収縮が損なわれます。 つながる 運動障害へ。 カルモジュリン欠乏症による酵素カルシニューリンの活性化が低下すると、体の免疫応答に影響し、eNO の活性化が低下します。 つながる NO濃度を下げる。 後者は特に問題を引き起こします 一酸化窒素 そうでなければ、望ましくないことを防ぐことになっています 血 凝固と拡張 船 血行を良くする目的で。 ただし、この時点で、特定の条件下では、カルシウムセンサーのフレケニンがカルモジュリンの生物学的機能を引き継いで、分子を置き換えることができることも言及する必要があります。
