ATPase de Ca2+ da membrana plasmática

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Este artigo trata sobre a bomba de calcio. Para o ensaio proteico PMCA véxase: Amplificación cíclica de proteína mal pregada.


A ATPase de Ca2+ da membrana plasmática (PMCA polas súas siglas en inglés) é unha proteína de transporte situada na membrana plasmática das células que funciona retirando o ión calcio (Ca2+) da célula. A PMCA funciona como unha bomba de calcio vital para regular a cantidade de Ca2+ que hai dentro das células eucariotas.[1][2] Nas células existe un gran gradiente electroquímico transmembrana de Ca2+ que impulsa a entrada deste ión cara ao interior das células, pero é moi importante que as células manteñan unha baixa concentración de Ca2+ para que se produza unha correcta sinalización celular. Así, é necesario que as células empreguen bombas iónicas para retirar o Ca2+.[3] A PMCA e o interdambiador de sodio calcio (NCX) son os dous principais reguladores das concentracións intracelulares de Ca2+.[2] Como transporta Ca2+ ao espazo extracelular, a PMCA é tamén importante par regular as concentracións de calcio no espazo extracelular.[4]

As PMCAs pertencen á familia das ATPases de transporte de ións de tipo P, que forman intermediarios de aspartil fosfato.[2]

En diferentes tecidos exprésanse varias formas de PMCAs, incluíndo o cerebro.[5]

Accións[editar | editar a fonte]

Esta bomba está impulsada pola hidrólise de adenosín trifosfato (ATP), cunha estequiometría dun ión Ca2+ retirado por cada molécula de ATP hidrolizado. Únese estreitamente aos ións Ca2+ (ten unha alta afinidade, cunha Km de 100 a 200 nM) pero non retira o Ca2+ a moita velocidade.[6] Isto contrasta co NCX, que ten unha baixa afinidade e unha alta capacidade. Así, a PMCA é efectiva para unirse ao Ca2+ mesmo cando as súas concentracións dentro da célula son moi baixas, polo que é axeitada para manter o Ca2+ ao seu nivel normal moi baixo.[3] O calcio é un segundo mensaxeiro importante, polo que os seus niveis deben manterse baixos nas células para previr o "ruído" e manter unha axeitada sinalización.[7] O NCX é máis adecuada para retirar grandes cantidades de Ca2+ rapidamente, como cómpre facer nas neuronas despois dun potecial de acción. Así, as actividades dos dous tipos de bombas compleméntanse.

A PMCA funciona de maneira similar a outras bombas iónicas de tipo P.[3] O ATP transfire un fosfato á PMCA, que forma un intermediario fosforilado.[3]

A Ca2+/calmodulina únese e activa adicionalmente a PMCA, incrementando a afinidade do sitio de unión do Ca2+ da proteína de 20 a 30 veces.[6] A calmodulina tamén incrementa a velocidade á que a bomba expulsa o Ca2+ da célula, posiblemente multiplicándoa por dez.[3]

No tecido cerebral postulouse que certos tipos de PMCA son importantes para regular a actividade sináptica, xa que a PMCA está implicada na regulación da cantidade de calcio dentro da célula na sinapse,[5] e o Ca2+ está implicado na liberación de vesículas sinápticas. Adicionalmente, demostrouse que a actividade da PMCA está modulada e parcialmente impulsada pola glicólise en somas neuronais e dendritas.[8] Presumiblemente, debido á proximidade da PMCA aos transportadores de glicosa na membrana plasmática.

Estrutura[editar | editar a fonte]

A estrutura da PMCA é similar á das bombas de calcio SERCA, que son responsables de retirar o calcio do citoplasma cara ao lume do retículo sarcoplásmico.[2] Pénsase que a bomba PMCA ten 10 segmentos que cruzan a membrana plasmática, e tanto o C-terminal coma o N-terminal están no interior da célula.[2] No C-terminal hai unha longa "cola" de entre 70 e 200 aminoácidos de lonxitude.[2] Esta cola pénsase que é a responsable da regulación da bomba.[2]

Isoformas[editar | editar a fonte]

Hai catro isoformas de PMCA, chamadas PMCA 1 a 4.[5]

Cada isoforma está codificada por un xene diferente e exprésase en diferentes áreas do corpo.[5] O empalme alternativo dos transcritos de ARNm destes xenes resulta en diferentes subtipos destas isoformas.[2] Ata agora identificáronse unhas 20 variantes de empalme.[2]

No cerebro aparecen tres isoformas de PMCA, a PMCA1, PMCA2 e PMCA3 con variada distribución.[6] A PMCA1 aparece en todos os tecidos humanos, e sen ela o embrión non sobrevive.[4] Con falta de PMCA4, que é tamén moi común en moitos tecidos, pódese sobrevivir, pero causa infertilidade en machos.[4] As PMCA de tipo 2 e 3 son activadas máis rapidamente e son, por tanto, máis axeitadas para tipos de células excitables como as dos tecidos nervioso e muscular, as cales experimentan grandes influxos de Ca2+ cando se excitan.[5] As PMCA de tipo 1, 2 e 4 atopáronse nas células gliais chamadas astrocitos en mamíferos, aínda que antes se pensaba que na glia só estaba presente o NCX.[9] Os astrocitos axudan a manter o equilibrio iónico no espaza extracelular no cerebro.

Os knock-out de PMCA2 causan problemas no oído interno, incluíndo a perda de oído e problemas co sentido do equilibrio.[10]

A PMCA4 encóntrase nas caveolas.[10] A isoforma PMCA4b interacciona coa óxido nítrico sintase e reduce a síntese do óxido nítrico por ese enzima.[10]

A isoforma 4 da PMCA ten un peso molecular de 134 683, calculados a partir da súa secuencia.[11] Isto concorda ben cos resultados de electroforese en xel SDS.[12]

Patoloxía[editar | editar a fonte]

Cando a PMCA deixa de funcionar adecuadamente pode orixinarse unha enfermidade. O mal funcionamento das proteínas PMCA está asociado coa xordeira sensoneural, diabetes e hipertensión arterial.[4]

Na excitotoxicidade, un proceso no cal as cantidades excesivas do neurotransmisor glutamato sobreactivan as neuronas, resultando no influxo excesivo do Ca2+ nas células, a actividade da PMCA pode ser insuficiente para eliminar o exceso de Ca2+.

No tecido da mama, as células do epitelio mamario expresan a PMCA2, que transporta o calcio a través da superficie apical das células ao leite. A expresión do PMCA2 cae co destete, causando a apoptose inducida por calcio e a involución das glándulas mamarias. A expresión persistente da PMCA2 en certos cancros de mama diminúe os niveis de calcio dentro das células malignas, permitíndolles que eviten a apoptose. Estes tumores son xeralmente positivos para as proteínas HER2, tenden a afectar a ganglios linfáticos, e son máis comúns entre as mulleres novas, o que pode explicar o seu peor prognóstico comparado co das mulleres posmenopáusicas.[13]

Historia[editar | editar a fonte]

As PMCAs foron descubertas na década de 1960 nas membranas dos glóbulos vermellos do sangue.[2] A presenza dunha ATPase foi descuberta nas membranas en 1961, e despois en 1966 descubríronse estas ATPases bombeaban Ca2+ fóra do citosol.[3]

A PMCA foi purificada das membranas dos glóbulos vermellos en 1979.[14][15]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. ↑ Jensen, Thomas P.; Buckby, Lucy E.; Empson, Ruth M. (2004). "Expression of plasma membrane Ca2+ ATPase family members and associated synaptic proteins in acute and cultured organotypic hippocampal slices from rat.". Developmental Brain Research 152 (2): 129–136. PMID 15351500. doi:10.1016/j.devbrainres.2004.06.004. 
  2. ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 Strehler, Emanuel E.; Zacharias, David A. (2001). "Role of alternative splicing in generating isoform diversity among plasma membrane calcium pumps". Physiol. Rev. 81 (1): 21–50. PMID 11152753. doi:10.1152/physrev.2001.81.1.21. 
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Carafoli, E. (1991). "Calcium pump of the plasma membrane". Physiol. Rev. 71 (1): 129–153. PMID 1986387. doi:10.1152/physrev.1991.71.1.129. 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Talarico, Jr., Ernest F.; Kennedy, Brian G.; Marfurt, Carl F.; Loeffler, Karin U.; Mangini, Nancy J. (2005). "Expression and immunolocalization of plasma membrane calcium ATPase isoforms in human corneal epithelium.". Mol. Vis. 11: 169–178. PMID 15765049. Consultado o 2013-12-25. 
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Jensen, Thomas P.; Filoteo, Adelaida G.; Knopfel, Thomas; Empson, Ruth M. (2006). "Pre-synaptic plasma membrane Ca2+ ATPase isoform 2a regulates excitatory synaptic transmission in rat hippocampal CA3" (PDF). J. Physiol. 579 (1): 85–99. PMC 2075377. PMID 17170045. doi:10.1113/jphysiol.2006.123901. Consultado o 2007-01-13. 
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Albers, R. Wayne; Siegel, George J. (1999). "5. Membrane Transport". En Siegel, George J.; et al. Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular, and Medical Aspects (6th ed.). Philadelphia: Lippincott-Raven. ATP-Dependent Ca2+ Pumps. ISBN 978-0-397-51820-3. OCLC 39013748. Consultado o 2013-12-25. 
  7. ↑ Burette, Alain; Weinberg, Richard J. (February 2007). "Perisynaptic organization of plasma membrane calcium pumps in cerebellar cortex". J. Comp. Neurol. (2006-12-20) 500 (6): 1127–1135. PMID 17183553. doi:10.1002/cne.21237. 
  8. ↑ Ivannikov, Maxim V.; Sugimori, Mutsuyuki; Llinás, Rodolfo R. (2010). "Calcium clearance and its energy requirements in cerebellar neurons". Cell Calcium 47 (6): 507–513. PMC 2900537. PMID 20510449. doi:10.1016/j.ceca.2010.04.004. 
  9. ↑ Fresu, Luigia; Dehpour, Ahmed; Genazzani, Armando A.; Carafoli, Ernesto; Guerini, Danilo (November 1999). "Plasma membrane calcium ATPase isoforms in astrocytes". Glia (1999-10-22) 28 (2): 150–155. PMID 10533058. doi:10.1002/(SICI)1098-1136(199911)28:2<150::AID-GLIA6>3.0.CO;2-7. 
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Schuh, Kai; Uldrijan, Stjepan; Telkamp, Myriam; Röthlein, Nicola; Neyses, Ludwig (2001). "The plasmamembrane calmodulin–dependent calcium pump : a major regulator of nitric oxide synthase I". J. Cell Biol. 155 (2): 201–205. PMC 2198825. PMID 11591728. doi:10.1083/jcb.200104131. 
  11. ↑ Verma, Anil K.; Filoteo, Adelaida G.; Stanford, David R.; Wieben, Eric D.; Penniston, John T. (1988). "Complete Primary Structure of a Human Plasma Membrane Ca2+ Pump.". J. Biol. Chem. 263 (28): 14152–14159. PMID 2844759. Consultado o 2013-12-25. open access
  12. ↑ Graf, Ernst; Verma, Anil K.; Gorski, Jeffrey P.; Lopaschuk, Gary; Niggli, Verena; Zurini, Mauro; Carafoli, E.; Penniston, John T. (1982). "Molecular Properties of Calcium-Pumping ATPase from Human Erythrocytes". Biochemistry 21 (18): 4511–4516. PMID 6215062. doi:10.1021/bi00261a049. 
  13. ↑ VanHouten, Joshua; Sullivan, Catherine; Bazinet, Caroline; Ryoo, Tom; Camp, Robert; Rimm, David L.; Chung, Gina; Wysolmerski, John (2010-06-22). "PMCA2 regulates apoptosis during mammary gland involution and predicts outcome in breast cancer". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (2010-06-04) 107 (25): 11405–11410. Bibcode:2010PNAS..10711405V. PMC 2895115. PMID 20534448. doi:10.1073/pnas.0911186107. 
  14. ↑ Niggli, Verena; Penniston, John T.; Carafoli, Ernesto (1979). "Purification of the (Ca2+-Mg2+) ATPase from Human Erythrocyte Membranes using a Calmodulin Affinity Column.". J. Biol. Chem. 254 (20): 9955–9958. PMID 158595. Consultado o 2013-12-25. .
  15. ↑ Penniston, John T.; Gfiloteo, Adelaida; McDonough, Carol S.; Carafoli, Ernesto (1988). "Purification Reconstitution and Regulation of Plasma Membrane Ca2+ Pumps". Methods Enzymol. 157 (27): 340–351. PMID 2976465. doi:10.1016/0076-6879(88)57089-1. .

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=ATPase_de_Ca2%2B_da_membrana_plasmática&oldid=6165112»