Кальций-связывающие белки — это белки , которые участвуют в сигнальных путях кальциевых клеток , связываясь с Ca 2+ , ионом кальция , который играет важную роль во многих клеточных процессах. Кальций-связывающие белки имеют специфические домены, которые связываются с кальцием, и известны своей гетерогенностью.
Одной из функций кальцийсвязывающих белков является регулирование количества свободного (несвязанного) Ca2 + в цитозоле клетки. [1] Клеточная регуляция кальция известна как гомеостаз кальция .
Существует множество различных кальций-связывающих белков с различным клеточным и тканевым распределением и участием в специфических функциях. Кальций-связывающие белки также играют важную физиологическую роль для клеток. [2] Наиболее распространенным белком, чувствительным к Ca 2+ , который встречается во всех эукариотических организмах, включая дрожжи , является кальмодулин . Внутриклеточное хранение и высвобождение Ca 2+ из саркоплазматического ретикулума связано с высокоемким, низкоаффинным кальций-связывающим белком кальсеквестрином . [3] Кальретинин — это еще один тип кальций-связывающего белка массой 29 кДа. Он участвует в клеточной сигнализации и, как показано, существует в нейронах. Этот тип белка также обнаруживается в больших количествах в злокачественных мезотелиальных клетках, которые можно легко дифференцировать от карцином . Эта дифференциация позже применяется для диагностики опухолей стромы яичников. [4] Также, еще одним членом суперсемейства EF-hand является белок S100B, который регулирует p53. P53 известен как белок-супрессор опухолей и в этом случае действует как транскрипционный активатор или репрессор многочисленных генов. Белки S100B в изобилии встречаются в раковых опухолевых клетках, вызывая их сверхэкспрессию, поэтому эти белки полезны для классификации опухолей. Кроме того, это объясняет, почему этот белок может легко взаимодействовать с p53, когда происходит транскрипционная регуляция . [5]
Кальций-связывающие белки могут быть как внутриклеточными, так и внеклеточными. Внутриклеточные белки могут содержать или не содержать структурный домен EF-hand. Внеклеточные кальций-связывающие белки подразделяются на шесть групп. [2] Поскольку Ca(2+) является важным вторичным мессенджером, он может действовать как активатор или ингибитор в транскрипции генов. Те, которые принадлежат к суперсемейству EF-hand, такие как кальмодулин и кальциневрин, связаны с регуляцией транскрипции. Когда уровни Ca(2+) в клетке увеличиваются, эти члены суперсемейства EF-hand регулируют транскрипцию косвенно, фосфорилируя/дефосфорилируя факторы транскрипции. [5]
Семейство генов секреторного кальций-связывающего фосфопротеина (SCPP) состоит из древней группы генов, появившихся примерно в то же время, что и костные рыбы . Гены SCPP грубо делятся на кислые и богатые P/Q типы: первый в основном участвует в формировании костей и дентина, тогда как последний обычно участвует в формировании эмали/энамелоида. У млекопитающих богатый P/Q SCPP также обнаруживается в слюне и молоке и включает неортодоксальных членов, таких как MUC7 ( муцин ) и казеин . Гены SCPP распознаются по структуре экзона, а не по последовательности белка. [6]
Благодаря своей роли в передаче сигнала, кальций-связывающие белки вносят вклад во все аспекты функционирования клетки, от гомеостаза до обучения и памяти. Например, было обнаружено , что нейрон-специфический калекситин оказывает возбуждающее действие на нейроны и взаимодействует с белками, которые контролируют состояние активации нейронов, такими как потенциал-зависимый калиевый канал . [7]
Компартментализация кальцийсвязывающих белков, таких как кальретинин и кальбиндин -28 кДа, была отмечена внутри клеток, что позволяет предположить, что эти белки выполняют различные функции в локализованной кальциевой сигнализации. [8] Это также указывает на то, что в дополнение к свободной диффузии через цитоплазму для достижения однородного распределения, кальцийсвязывающие белки могут связываться с клеточными структурами посредством взаимодействий, которые, вероятно, важны для их функций. [8]