Calmodulina
Definición de calcodulina
Calmodulina, o proteína modulada por calcio, es una proteína de unión a calcio que se encuentra en el citoplasma de todas las células eucariotas. Interactúa con muchas otras proteínas de la célula y actúa como regulador o molécula efectora en una amplia variedad de funciones celulares. Estas funciones incluyen cosas tan diversas como la regulación del ciclo celular, la señalización intracelular, la fertilización y la contracción muscular. La calcodulina pertenece a una familia de proteínas junto con la troponina C, otra proteína esencial de unión al calcio que participa en la contracción muscular. La calmodulina es una proteína esencial; las mutaciones en cualquiera de los genes que codifican la calmodulina o el daño en los sitios de unión de la calmodulina a menudo resultan letales.
Estructura de la calmodulina
La calcodulina es una proteína formada por 148 residuos de aminoácidos. Está codificado por múltiples genes; en humanos: CALM1, CALM2 y CALM3 que se encuentran en los cromosomas 14, 2 y 19, respectivamente. La calcodulina forma dos dominios globulares conectados por un enlazador central flexible. Cada dominio une dos iones de calcio en los motivos de la mano EF, un motivo omnipresente en las proteínas de unión al calcio, de modo que la calmodulina puede unirse a un total de cuatro iones de Ca 2+. Los sitios de unión al calcio tienen 12 aminoácidos de longitud y contienen muchos residuos de aminoácidos polares o cargados negativamente, como aspartato, glutamato y asparagina. Las cadenas laterales de estos aminoácidos forman enlaces iónicos con el Ca 2+iones. Otros residuos de aminoácidos con cadenas laterales ricas en átomos de oxígeno también atraen los cationes de calcio. Esto promueve la unión incluso a concentraciones muy bajas de Ca 2+.
Cuando el calcio se une a la calmodulina, se forma una hélice-bucle-hélice a lo largo de la columna vertebral y se produce un cambio conformacional. Este cambio conformacional, junto con la flexibilidad de la proteína debido al enlazador de conexión flexible, permite que la calmodulina interactúe y se una a una amplia variedad de otras proteínas.
Esta figura muestra la estructura de la calmodulina con cuatro iones de calcio unidos.
Función calcodulina
La calcodulina es una proteína reguladora ubicua que participa en muchos procesos mediados por calcio. Cuando el Ca 2+ se une a la calmodulina, forma el complejo Ca 2+ / calmodulina que luego interactúa con otras proteínas en la célula. Estas proteínas son enzimas y proteínas efectoras involucradas en una variedad de procesos celulares y fisiológicos. El complejo Ca 2+ / calmodulina también puede regular procesos directamente.
Una de las funciones del complejo Ca 2+ / calmodulina es activar las bombas de calcio. Estas bombas eliminan el calcio del citoplasma bombeándolo fuera de la célula o almacenándolo en el retículo endoplásmico. Al controlar la cantidad de calcio en la célula, se regulan las respuestas posteriores.
Otros ejemplos de la función del complejo Ca 2+ / calmodulina incluyen la unión a Ca 2+ / calmodulina quinasas (CAMK) como la miosina quinasa de cadena ligera. Esta unión permite que las CAMK fosforilen las proteínas efectoras transfiriendo fosfatos del ATP a los residuos de serina y treonina en las proteínas receptoras. Estas proteínas luego activan procesos posteriores como la señalización intracelular, las contracciones del músculo liso, la síntesis y liberación de neurotransmisores y hormonas, y la regulación del ciclo celular.
Esta figura muestra un ejemplo de cómo la calmodulina (CaM) puede participar en una vía compleja en una neurona postsináptica. La vía que se muestra aquí es la vía KEGG en la adicción a las drogas en humanos.
Calcio
Cada vez es más evidente que el calcio juega un papel fundamental en varios procesos fisiológicos. Cuando no se utiliza, el gradiente de concentración de iones de calcio entre el interior y el exterior de la celda es muy grande; la concentración de calcio extracelular es de aproximadamente 1 mM mientras que la concentración de iones de calcio libres dentro de la célula es menor de 0,1 µM. Esto probablemente se deba al hecho de que el calcio interactuará fácilmente con muchas proteínas.
La mayor parte del calcio de la célula entra a través de canales de calcio cerrados. También se puede almacenar en el retículo endoplásmico. Los canales de calcio son grandes proteínas transmembrana que permiten el paso de iones al interior de la célula cuando se cumple un estímulo específico. esto suele ocurrir cuando la membrana se despolariza o se une un ligando.
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