Учебное пособие Красноярск сфу 2019 (07) ббк



Pdf көрінісі
бет31/42
Дата19.05.2022
өлшемі7,51 Mb.
#35069
түріУчебное пособие
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   42
Байланысты:
Покровский Титова 2019 Уч Клеточная сигнализация

6.4. Ca
2+
-связывающие белки
6.4.1. Общий принцип строения
Все известные Ca
2+
-связывающие белки имеют характерные 
структуры — Ca
2+
-связывающие центры, называемые EF-руками. 
Этот структурный участок имеет вид спираль–петля–спираль, 
каждый элемент которого состоит примерно из 12 аминокислот-
ных остатков. Для того чтобы ионы кальция эффективно удер-
живались в структуре белка, необходимо наличие системы, ко-
торая бы позволила сформировать с ионом от шести до восьми 
координационных связей определенной длины. Именно такой 
структурой является петля EF-руки, связывающая ион кальция 
через кислородсодержащие группы аминокислот с образованием 
шести координационных связей (рис. 38).
Сродство каждого Ca
2+
-связывающего сайта составляет 10
–6

10
–5
М. Большинство Ca
2+
-связывающих белков содержат парное 
количество EF-рук, формирование которых происходит на одном 
участке полипептидной цепи, что способствует взаимной стаби-
лизации. Данные структуры обладают значительной подвижно-
стью, которая необходима для выполнения регуляторных функ-
ций. Существуют белки, имеющие различное количество EF-рук: 


77
2, 3, 4, 6. Наиболее простым является низкомолекулярный белок 
кишечника — кальбиндин, полипептидная цепь которого форми-
рует лишь две EF-руки. Он не обладает регуляторной функцией, 
а принимает участие в связывании и удержании ионов кальция 
(Зинченко и соавт., 2003).
6.4.2. Кальмодулин
Самый широко распространенный Ca
2+
-связывающий бе-
лок — кальмодулин. Он присутствует практически во всех жи-
вотных клетках, где его содержание составляет порядка процента 
от общей массы клеточного белка. Кальмодулин имеет молеку-
лярную массу 16,7 кД и состоит примерно из 150 аминокислот-
ных остатков. Способен связывать четыре иона Ca
2
. Сам по себе 
комплекс Ca
2+
-кальмодулин (Ca
2+
-КМ) не обладает ферментатив-
ной активностью, но выполняет роль аллостерического регуля-
тора, который участвует во множестве Ca
2+
-регулируемых про-
цессов. В некоторых случаях кальмодулин является постоянной 
регуляторной субъединицей ферментного комплекса (например 
киназа фосфорилазы), но чаще всего связывание ионов Са
2+
спо-
собствует присоединению кальмодулина к различным белкам- 
мишеням, приводя к изменению их активности. Комплекс Ca
2+
-
КМ может изменять активность около 100 ферментов, в числе 
Рис. 38. Строение EF-руки


78
которых — NO-синтаза, фосфодиэстераза, некоторые типы про-
теинкиназ и протеинфосфатаз.
Молекула кальмодулина состоит преимущественно из α-спи-
ральных участков. Его пространственная структура по форме 
напоминает гантель. Центральная α-спираль сформирована от-
рицательно заряженными аминокислотными остатками. На N- 
и C-концевых участках белка находятся по два Ca
2+
-связываю-
щих центра, представленных EF-руками. При отсутствии ионов 
Ca
2+ 
концевые α-спирали экранируют центральную α-спираль, 
в результате чего гидрофобные участки терминальных доменов 
оказываются закрытыми. Такая конформация не позволяет каль-
модулину взаимодействовать с его мишенями.
Повышение концентрации ионов кальция в цитоплазме при-
водит к конформационным изменениям в структуре кальмоду-
лина: α-спирали EF-рук принимают перпендикулярное по отно-
шению к центральной α-спирали положение. В результате гидро-
фобные районы терминальных доменов, а также сама централь-
ная α-спираль экспонируются (рис. 39).
Раскрытая молекула кальмодулина взаимодействует отрица-
тельно заряженными группами центральной α-спирали с поло-
жительно заряженной поверхностью α-спирали белка- мишени, 
а гидрофобными участками терминальных доменов — с гидро-
фобной поверхностью α-спирали белка- мишени. В итоге каль-
модулин изменяет пространственную структуру и свой 
ства 
Рис. 39. Активация кальмодулина ионами Ca
2+


79
белка- мишени. Снижение концентрации ионов кальция приво-
дит к инактивации кальмодулина (Зинченко и соавт., 2003).
6.4.3. Кальсеквестрин
Кальсеквестрин является самым распространенным 
Ca
2+
-связывающим белком саркоплазматического ретикулума. 
Его молекулярная масса составляет порядка 40 кДа (400 амино-
кислотных остатков). Мономер кальсеквестрина состоит из трех 
доменов, каждый из которых с компактной α-спиралью/β-листом, 
формирующих тиоредоксиновую укладку, стабильную в присут-
ствие ионов Ca
2+
. Когда концентрация кальция приближается 
к 10
–3
М, белок полимеризуется. Будучи сильно кислым, он помо-
гает удерживать ионы кальция в терминальных цистернах сарко-
плазматического ретикулума после сокращения мышц. Каждая 
молекула кальсеквестрина способна связывать 18–50 ионов Ca
2+

Анализ аминокислотной последовательности показал, что моле-
кула кальсеквестрина не содержит Ca
2+
-связывающих центров 
типа EF-рук, а связывание ионов скорее всего происходит при по-
мощи отрицательно заряженной поверхности. Некоторые авторы 
предполагают, что участки связывания ионов кальция формиру-
ются путем кластеризации двух или более кислых аминокислот-
ных остатков. Благодаря этому белку саркоплазматический рети-
кулум способен хранить необычайно большое количество ионов 
кальция без образования нерастворимого осадка.
Становится очевидным, что кальсеквестрин выполняет 
несколько функций в люмене саркоплазматического ретикулума, 
помимо его хорошо известной роли Ca
2+
-буфера. В частности, по-
лимер кальсеквестрина закрепляется вблизи рианодинового ре-
цептора и выступает в роли регулятора его активности. В насто-
ящее время известно две изоформы кальсеквестрина: CASQ1 —
в скелетных мышцах и CASQ2 — в сердечной мышце (Beard et al., 
2004; Novak et al., 2011).


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   42




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет