Białka wiążące

wapń

• Białka wiążące wapń są białkami, które biorą

udział w wapniowych szlakach sygnalizujących

komórki poprzez wiązanie się z jonami wapnia

Ca

2+

.

• Najbardziej powszechnym białkiem wrażliwym

na jony wapnia, znalezionym we wszystkich

eukariotycznych organizmach, również w

drożdżach, jest kalmodulina.

• Poprzez swoją role w przekazywaniu sygnałów,

białka wiążące wapń przyczyniają się do

wszystkich aspektów funkcjonowania komórki,

począwszy od homeostazy, kończąc na uczeniu

się i zapamiętywaniu.

• bezpośrednia indukcja

wapniozależnych procesów
komórkowych (sensory wapnia)

• buforowanie poziomu wapnia na

obszarze cytoplazmy (bufory
wapnia).

Grupa Białek EF-

hand

• Domeny wiążące jony wapnia –

wspólna cecha strukturalna.

• Kretsinger po raz pierwszy opisał

charakterystyczną budowę kształtem
przypominającą dłoń.

Budowa

Domenę EF-hand tworzą dwie alfa-helisy

oraz pętla zbudowana

z 12 aminokwasów, które wiążą jon Ca2+.

Wniknięcie jonu wapnia

do domeny prowadzi do jego związania

oraz zmiany konformacji EF-hand.EF-

hand.

• Przykładem białka z rodziny EF –hand jest

KALMODULINA

C a

2 +

C a

2 +

B

u

d

o

w

ad

o

m

e

n

y

”E

F

-h

a

n

d

”

c

lic

k



Kalmodulina

• białko modulatorowe,

• działa w obecności jonów wapnia (Ca

2+

),

• M. cząst. 17 kDa,

• długość 148 aminokwasów,

• kształt hantli (Dwa globularne końce

połączone są trzonem o strukturze alfa-

helisy)

Kalmodulina ma cztery miejsca wiążące jony

Ca

2+

.

Na jednym końcu występują dwa miejsca o

dużym powinowactwie do jonów wapnia (A),

a na drugim dwa o małym (B).

Końce „B”wiążą Ca

2+

powodując zmiany

konformacyjne,

odsłaniające obszar hydrofobowy,

wiążący się z przenośnikiem Ca

2+

.

Jeżeli stężenie w cytosolu wzrośnie

powyżej aktualnych potrzeb komórki,

nadmiar jonów wapnia łączy się z

kalmoduliną.

Kompleks Ca

2+

:

kalmodulina wiąże się z przenośnikiem.
Powoduje to zwiększenie

powinowactwa przenośnika do Ca

2+

.

Stała Michaelisa maleje i jony Ca

2+

,

będące w nadmiarze, zostają
usunięte z komórki.

Po osiągnięciu spoczynkowego stężenia

Ca

2+

, kompleks dysocjuje i aktywność

przenośnika powraca do wartości
spoczynkowej.

Kompleks kalmodulina –

Ca

2+

reguluje:

• kinazy ( np. kinaza lekkich łańcuchów

miozyny) i fosfatazy białkowe

• enzymy [aktywność i lokalizację] (np.

enzymy przemian węglowodanów)

• enzymy metabolizmu cyklicznych

nukleotydów( fosfodiesterazy,

cyklazy)

• białka wchodzące w skład

cytoszkieletu fosfolipaza A2

• uwalnianie neuroprzekaźników

Oprócz działania na enzymy i
transport, kompleks tan reguluje
także aktywność licznych elementów
strukturalnych komórki. Należy tu
wymienić kompleks aktyna-miozyna
mięśąni gładkich oraz różne inne
procesy, w których biorą udział
mikrofilamenty w niekurczących się
komórkach.

1 mol kalmoduliny wiąże 4

mole Ca

2+

Kalbindyna D-28

• Białko wiążące wapń, zależne od

witaminy D, ma 6 domen EF-hand

• należy do rodziny troponiny C
• jest syntetyzowana w jelitach,

nerkach, mózgu i innych tkankach.

• istnieją 2 izoformy kalbindyny: D9K i

D28K. D9K gł. w jelicie, a D28K w
nerkach i innych tkankach.

Rolą kalbindyny
jest wiązanie wapnia:

• Jelitowa uczestniczy - w jego

wchłanianiu

• Nerkowa w resorpcji - z

przesączu kłębuszkowego

TEORIE DZIAŁANIA

KALBINDYNY:

• transportująca – jonów w cytosolu

• buforująca – zabezpiecza przed

toksycznym stężeniem jonu wewnątrz

komórki

• aktywująca – wzmaga aktywność kanałów

Ca lub enzymatyczną ATP-azy

przyczyniając się do aktywnego transportu

jonów ze światła do wnętrza komórek.

• W neuronach kalbindyna zabezpiecza

przed wzrostem stężenia Ca a tym
samym chroni przez apoptozą

• W schizofrenii zaobserwowano

obniżenie poziomu kalbindyny w wielu
strukturach mózgowych, w pierwszym
rzędzie w korze mózgowej.

Istnieje wiele innych białek
związanych z wiązaniem jonów
wapnia Ca

2+

• Parwalbumina - trzy motywy EF-hand,

głównie w komórkach mięśniowych

• Troponina C - Po związaniu Ca umożliwia

przemieszczenie tropomiozyny z
filamentów aktynowych.

• Białka S100 – rodzina białek niedawno

odkryta,

liczy 20 białek, a ich

funkcja nie jest w

pełni znana

• Kalsekwestryna - występuje wewnątrz

cystern ER
i posiada niezmiennie wysoka

zdolność wiązania Ca2+( 1 mol
białka-45 moli Ca2+)

• Kalretikulina - Dominuje w błonach ER

• Kalretynina - u ludzi masa cząsteczkowa

wynosi 32 kDa, a białko zawiera
pięć miejsc

wiążących jony Ca

2+

.