Wikipedia

Calciumsignalering

Calciumsignalering er en biologisk proces, hvor celler bruger calciumioner (Ca2+) til at kunne udløse processer inde i cellen, ofte som en reaktion på ydre signaler. På denne måde fungerer de som budbringere i en signaltransduktionsproces. Udgangspunktet for al calciumsignalering er, at den ekstremt lave Ca2+-koncentration i cellens cytoplasma stiger voldsomt, hvilket resulterer i at nedstrøms cellulære hændelser udløses. Stort set alle væv, og endda alle celletyper, ikke bare i den menneskelige krop, men også i planter og andre eukaryote organismer, bruger en form for calciumsignalering for at fungere eller overleve.

Viser Ca2+-frigivelse fra endoplasmatisk reticulum gennem fosfolipase C (PLC)-vejen.

Aktivering af calciumsignalering redigér

Hvilekoncentrationen af Ca2+ i cytoplasmaet holdes normalt omkring 100 nanomolær (nM). Dette er 20.000 til 100.000 gange lavere end den koncentration, der typisk findes udenfor cellen.[1][2] For at opretholde denne lave koncentration pumpes Ca2+ hele tiden aktivt ud fra cytoplasmaet til det ekstracellulære rum, det endoplasmatiske reticulum (ER), planters vakuoler og nogle gange ind i mitokondrierne. Visse proteiner i cytoplasmaet og organeller kan også fungere som buffere gennem at binde Ca2+. Signalering opstår, når cellen stimuleres til at tillade Ca2+-ioner at løbe ind i cytoplasmaet, enten udefra eller fra de intracellulære lagre, ved at åbne ionkanaler, der tillader passage af Ca2+, og som kan befinde sig i plasmamembranen eller i membranerne omkring intracellulære lagre.[1] Under visse forhold kan den intracellulære Ca2+-koncentration begynde at svinge med en bestemt frekvens.[3]

 
Fosfolipase C spalter plasmamembranens fosfatidylinositol (3,4)-bisfosfat (PIP2) til inositol trifosfat (IP3) og diacylglycerol. IP3 diffunderer ind til cellens endoplasmatiske retikulum og stimulerer frigivelse af calciumioner til cytoplasmaet. Når koncentrationen af calciumioner i cytosolen stiger, vil DAG derefter aktivere protein kinase C.

Specifikke signaler, der som regel genkendes af receptorer på cellens overflade, kan udløse en pludselig stigning i de cytoplasmatiske Ca2+-niveauer til 500-1.000 nM ved at åbne kanaler i plasmamembranen eller ER. En almindelig signalvej, der øger cytoplasmatisk calciumkoncentration, er fosfolipase C (PLC)-vejen.[4]

Som en sekundær budbringer redigér

Calcium er en allestedsnærværende sekundær budbringer (second messenger) med vidtgående fysiologiske roller.[2] Den primære budbringer er det signal, der udløser calciumsignaleringsprocessen. Calcium kan fx være sekundær budbringer i processer som muskelkontraktion, neuronal transmission (som i en excitatorisk synapse), cellulær motilitet (inklusive bevægelse af flageler og cilie)r, befrugtning, celledeling, neurogenese, indlæring og hukommelse som med synaptisk plasticitet, og sekretion af spyt.[5][6] Høje niveauer af cytoplasmatisk Ca2+ kan også få cellen til at gennemgå apoptose (programmeret celledød).[7] Andre biokemiske roller af calcium omfatter regulering af enzymaktivitet, permeabilitet af ionkanaler,[8] aktivitet af ionpumper, og komponenter af cytoskelettet.[9]

Mange af Ca2+-medierede hændelser opstår, når det frigivne Ca2+ binder til og aktiverer det regulatoriske protein calmodulin. Calmodulin kan aktivere Ca2+-calmodulin-afhængige proteinkinaser eller kan virke direkte på andre effektorproteiner.[10] Besides calmodulin, there are many other Ca2+-binding proteins that mediate the biological effects of Ca2+. Udover calmodulin er der mange andre Ca2+-bindende proteiner, der medierer de biologiske virkninger af Ca2+.

Referencer redigér

  1. ^ a b Clapham DE (december 2007). "Calcium signaling". Cell. 131 (6): 1047-58. doi:10.1016/j.cell.2007.11.028. PMID 18083096. S2CID 15087548.
  2. ^ a b Demaurex N, Nunes P (april 2016). "The role of STIM and ORAI proteins in phagocytic immune cells". American Journal of Physiology. Cell Physiology. 310 (7): C496-508. doi:10.1152/ajpcell.00360.2015. PMC 4824159. PMID 26764049.
  3. ^ Uhlén P, Laestadius A, Jahnukainen T, Söderblom T, Bäckhed F, Celsi G, Brismar H, Normark S, Aperia A, Richter-Dahlfors A (juni 2000). "Alpha-haemolysin of uropathogenic E. coli induces Ca2+ oscillations in renal epithelial cells". Nature. 405 (6787): 694-7. Bibcode:2000Natur.405..694U. doi:10.1038/35015091. PMID 10864327. S2CID 4420606.
  4. ^ Putney JW, Tomita T (2012) Phospholipase C signaling and calcium influx. Advances in Biological Regulation 52: 152-64.
  5. ^ Rash BG, Ackman JB, Rakic P (februar 2016). "Bidirectional radial Ca2+ activity regulates neurogenesis and migration during early cortical column formation". Science Advances. 2 (2): e1501733. Bibcode:2016SciA....2E1733R. doi:10.1126/sciadv.1501733. PMC 4771444. PMID 26933693.
  6. ^ Berridge MJ, Lipp P, Bootman MD (oktober 2000). "The versatility and universality of calcium signalling". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 1 (1): 11-21. doi:10.1038/35036035. PMID 11413485. S2CID 13150466.
  7. ^ Joseph SK, Hajnóczky G (maj 2007). "IP3 receptors in cell survival and apoptosis: Ca2+ release and beyond". Apoptosis. 12 (5): 951-68. doi:10.1007/s10495-007-0719-7. PMID 17294082.
  8. ^ Ali ES, Hua J, Wilson CH, Tallis GA, Zhou FH, Rychkov GY, Barritt GJ (september 2016). "The glucagon-like peptide-1 analogue exendin-4 reverses impaired intracellular Ca2+ signalling in steatotic hepatocytes". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1863 (9): 2135-46. doi:10.1016/j.bbamcr.2016.05.006. PMID 27178543.
  9. ^ Koolman J, Röhm KH (2005). Color Atlas of Biochemistry. New York: Thieme. ISBN 978-1-58890-247-4.
  10. ^ Berg J, Tymoczko JL, Gatto GJ, Stryer L. Biochemistry (Eighth udgave).
Hentet fra "https://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Calciumsignalering&oldid=11671451"