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Calmodulina

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição da calmodulina

A calmodulina, ou proteína modulada por cálcio, é uma proteína de ligação ao cálcio encontrada no citoplasma de todas as células eucarióticas. Ele interage com muitas outras proteínas na célula e atua como um regulador ou uma molécula efetora em uma ampla variedade de funções celulares. Essas funções incluem coisas tão diversas quanto a regulação do ciclo celular, sinalização intracelular, fertilização e contração muscular. A calmodulina está em uma família de proteínas junto com a troponina C, outra proteína essencial de ligação ao cálcio envolvida na contração muscular. A calmodulina é uma proteína essencial; Mutações para qualquer um dos genes que codificam a calmodulina ou danos aos locais de ligação à calmodulina geralmente se mostra letal.

Estrutura da calmodulina

A calmodulina é uma proteína composta por 148 resíduos de aminoácidos. É codificado por vários genes; Em humanos: Calm1, Calm2 e Calm3, que são encontrados nos cromossomos 14, 2 e 19, respectivamente. A calmodulina forma dois domínios globulares conectados por um ligante central flexível. Cada domínio liga dois íons de cálcio em motivos manuais E-F, um motivo onipresente nas proteínas de ligação ao cálcio, para que a calmodulina possa se ligar um total de quatro íons Ca2+. Os locais de ligação ao cálcio têm 12 aminoácidos de comprimento e contêm muitos resíduos de aminoácidos polares ou carregados negativamente, como aspartato, glutamato e asparagina. As cadeias laterais nesses aminoácidos formam ligações iônicas com os íons Ca2+. Outros resíduos de aminoácidos com cadeias laterais ricas em átomos de oxigênio também atraem os cátions de cálcio. Isso promove a ligação mesmo em concentrações muito baixas de Ca2+.

Quando o cálcio está ligado à calmodulina, uma hélice-hélice é formada ao longo da espinha dorsal e ocorre uma mudança conformacional. Essa mudança conformacional, juntamente com a flexibilidade da proteína devido ao ligante de conexão flexível, permite que a calmodulina interaja e se liga a uma ampla variedade de outras proteínas.

Esta figura mostra a estrutura da calmodulina com quatro íons de cálcio ligados.

Função da calmodulina

A calmodulina é uma proteína reguladora onipresente envolvida em muitos processos mediados por cálcio. Quando Ca2+ se liga à calmodulina, ele forma o complexo Ca2+/calmodulina, que interage com outras proteínas na célula. Essas proteínas são enzimas e proteínas efetoras envolvidas em uma variedade de processos celulares e fisiológicos. O complexo Ca2+/calmodulina também pode regular os processos diretamente.

Uma das funções do complexo Ca2+/calmodulina é ativar as bombas de cálcio. Essas bombas removem o cálcio do citoplasma, bombeando -o para fora da célula ou armazenando -o no retículo endoplasmático. Ao controlar a quantidade de cálcio na célula, as respostas a jusante são reguladas.

Outros exemplos de função do complexo Ca2+/calmodulina incluem ligação às quinases de Ca2+/calmodulina (CAMK), como a cinase da cadeia leve da miosina. Essa ligação permite que os CAMKs fosforilam as proteínas efetoras transferindo fosfatos de ATP para resíduos de serina e treonina nas proteínas receptoras. Essas proteínas então ativam processos a jusante, como sinalização intracelular, contrações do músculo liso, neurotransmissores e síntese e liberação de hormônios e regulação do ciclo celular.

Esta figura mostra um exemplo de como a calmodulina (CAM) pode estar envolvida em uma via complexa em um neurônio pós-sináptico. O caminho mostrado aqui é a via Kegg no vício em drogas humanas.

Cálcio

Está se tornando cada vez mais aparente que o cálcio desempenha um papel crucial em vários processos fisiológicos. Quando não estiver em uso, o gradiente de concentração de íons de cálcio entre o interior e o exterior da célula é muito grande; A concentração de cálcio extracelular é de aproximadamente 1 mm, enquanto a concentração de íons de cálcio livre dentro da célula é inferior a 0,1 μm. Provavelmente, isso se deve ao fato de que o cálcio interagirá facilmente com muitas proteínas.

A maioria do cálcio na célula entra através de canais de cálcio fechado. Também pode ser armazenado no retículo endoplasmático. Os canais de cálcio são grandes proteínas trans-membranas que permitem a passagem de íons para a célula quando um estímulo específico é atendido. Isso geralmente ocorre quando a membrana é despolarizada ou um ligante é anexado.

Questionário

1. Onde está localizada a calmodulina? A. Nucleus B. Membrana plasmática C. Cytosol D. Fora da célula

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. A calmodulina está localizada no citosol da célula. Interage com proteínas em outras partes da célula.

2. Quantos íons de cálcio podem se ligar à calmodulina? A. Nenhum B. One C. Dois D. Quatro

Resposta à pergunta nº 2

D está correto. A calmodulina pode se ligar a quatro íons de cálcio. Possui dois locais de ligação ao cálcio em cada um dos lobos da proteína.

3. Em que processos a calmodulina está envolvida? A. sinalização celular B. Contração muscular C. vias de fosforilação D. todas as opções acima

Resposta à pergunta nº 3

D está correto. A calmodulina é uma proteína onipresente encontrada em todas as células eucarióticas. Está envolvido em uma ampla variedade de processos, incluindo contração muscular, regulação do ciclo celular, sinalização intracelular, fosforilação e fertilização.

Referências

  • King, R. C., Mulligan, P. K., & Stansfield, W. D. (2014 online). Oxford, Reino Unido: Oxford University Press. EISBN: 9780199376865.
  • Martin, E., & Hine, R. (2008 online). Oxford, Reino Unido: Oxford University Press. EISBN: 9780191726507.
  • Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002) .Eckert Animal Physiology: Mechanisms and Adapations, 5th. ed. Chs. 9 e 10. Nova York, NY: W.H. Freeman e companhia. ISBN: 0-7167-3863-5.
  • Weaver, R. F. (2005). Molecular Biology, 3ª. ed. CH. 24. Nova York, NY: McGraw-Hill. ISBN: 0-07-284611-9.

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