Kalmodulinbindande proteiner

Kalmodulinbindande proteiner är, som namnet antyder, proteiner som binder kalmodulin . Calmodulin kan binda till en mängd olika proteiner genom en tvåstegsbindningsmekanism , nämligen "konformationell och ömsesidigt inducerad passform ", där typiskt två domäner av kalmodulin sveper sig runt en framväxande spiralformad kalmodulinbindande domän från målproteinet.

Exempel inkluderar:

• Gap-43 protein (presynaptisk)
• Neurogranin (postsynaptisk)
• Caldesmon

Ca ²⁺ Aktivering

En mängd olika joner, inklusive kalcium (Ca ²⁺ ), spelar en viktig roll i regleringen av cellulära funktioner. Calmodulin, ett kalciumbindande protein , som förmedlar Ca ²⁺ -signalering är involverat i alla typer av cellulära mekanismer, inklusive metabolism, synaptisk plasticitet, nervtillväxt, sammandragning av glatt muskulatur, etc. Calmodulin tillåter ett antal proteiner att hjälpa till med progressionen av dessa vägar genom att använda deras interaktioner med CaM i dess Ca2 ⁺ -fria eller Ca2 ⁺ -bundna tillstånd. Proteiner har var och en sin egen unika affinitet för kalmodulin, som kan manipuleras av Ca ²⁺ koncentrationer för att möjliggöra den önskade frisättningen eller bindningen till kalmodulin som bestämmer dess förmåga att utföra sin cellulära funktion. Proteiner som aktiveras vid bindning till Ca ²⁺ -bundet tillstånd inkluderar myosin lättkedjekinas , fosfatas , Ca ²⁺ /kalmodulinberoende proteinkinas II , etc. Proteiner, såsom neurogranin som spelar en viktig roll i postsynaptisk funktion, kan emellertid binda till kalmodulin i Ca2 ⁺ -fritt eller Ca2 ⁺ -bundet tillstånd via deras IQ-kalmodulinbindande motiv . Eftersom dessa interaktioner är exceptionellt specifika kan de regleras genom posttranslationella modifieringar av enzymer som kinaser och fosfataser för att påverka deras cellulära funktioner. När det gäller neurogranin, är det den synaptiska funktionen som kan hämmas av den PKC-medierade fosforyleringen av dess IQ-kalmodulinbindande motiv som hindrar dess interaktion med kalmodulin.

Cellulära funktioner kan indirekt regleras av calmodulin, eftersom det fungerar som en mediator för enzymer som kräver Ca ²⁺ stimulering för aktivering. Studier har visat att calmodulins affinitet för Ca ²⁺ ökar när det binds till ett calmodulin-bindande protein, vilket gör att det kan ta på sig sin reglerande roll för Ca ²⁺ -beroende reaktioner. Calmodulin, uppbyggt av två par EF-handmotiv separerade i olika strukturella regioner av en utökad alfaspiralformad region, som gör att den kan svara på förändringarna i den cytosoliska koncentrationen av Ca ²⁺ -jonerna genom att anta två distinkta konformationer, i det inaktiva Ca ²⁺ obundna tillståndet och det aktiva Ca ²⁺ bundna tillståndet. Calmodulin binder till målproteinerna via deras korta komplementära peptidsekvenser, vilket orsakar en "inducerad passform" konformationsförändring som ändrar de calmodulinbindande proteinernas aktivitet som önskat som svar på andra budbärarens Ca 2+-signaler som uppstår på grund av förändringar i ^den intracellulära Ca ²⁺ koncentrationer. Dessa andra budbärare Ca ²⁺ -signaler omvandlas och integreras för att upprätthålla en homeostatisk balans av Ca ²⁺ -jonerna.

GAP-43 Protein

GAP-43, som finns i nervsystemet, är ett tillväxtassocierat protein (GAP) uttryckt i höga nivåer under presynaptisk utvecklings- och regenerativ axonal tillväxt. Som en viktig tillväxtkonkomponent fördröjer en ökning av GAP-43-koncentrationer processen för axonala tillväxtkoner som utvecklas till stabila synaptiska terminaler. Alla GAP-43-proteiner delar en fullständigt konserverad aminosyrasekvens som innehåller en kalmodulinbindande domän och en serinrest som kan användas för att hämma kalmodulinbindning vid fosforylering av proteinkinas C (PKC). Genom att ha dessa kalmodulinbindande egenskaper kan GAP-43 svara på PKC-aktivering och frigöra fritt kalmodulin i önskade områden. När det finns låga nivåer av Ca2 ⁺ -koncentrationer kan GAP-43 binda och stabilisera det inaktiva Ca2 ⁺ -fria tillståndet av calmodulin, vilket gör att det kan absorbera och reversibelt inaktivera CaM i tillväxtkottarna. Denna bindning av kalmodulin till GAP-43 tillåts av den elektrostatiska interaktionen mellan det negativt laddade kalmodulinet och den positivt laddade "fickan" som bildas i GAP-43-molekylen.

externa länkar

• Calmodulin-Binding+Proteins vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)