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lo studio della fisiologia cardiaca
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30/5/2015 Calcio ATPasi Wikipedia
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Schema cristallogrfico
Calcio ATPasiDa Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Le CalcioATPasi, o Ca2+ ATPasi, sono enzimi di classe PATPasi che trasferiscono ioni calcio Ca2+,fondamentali nei processi di omeostasi di questo elemento nella cellula.
Indice
1 Storia2 Struttura3 Fattori4 Funzionamento5 Nomenclatura
5.1 Ca2+ ATPasi del reticolo sarcoplasmatico5.2 Ca2+ ATPasi della membrana plasmatica
Storia
Che il Calcio non sia un elemento utile solo al sistema scheletrico, ma che è necessario anche al sistemamuscolare venne scoperto alla fine del XIX secolo dal fisiologo inglese Sydney Ringer, tesi supportatada alcune osservazioni compiute negli anni quaranta che confermavano il ruolo del calcio comemessaggero biologico. Ma fu solo negli anni cinquanta che Setsuro Ebashi, uno scienziato giapponese,provò l'effettivo ruolo del calcio nella contrazione muscolare, e quindi, dopo la scoperta incollaborazione con Fritz Albert Lipmann del reticolo sarcoplasmatico, dimostrò l'esistenza dell'enzimaCalcio ATPasico, grazie anche alle osservazioni indipendenti di Wilhelm Hasselbach e M. Makinose aHeidelberg. Nel 1961 viene scoperta anche la Ca2+ATPasi di membrana, nel 1969 venne sperimentatoil meccanismo e nel 1971 venne purificata da un eritrocita. La proteina è stata clonata per la prima voltada David H. MacLennan e colleghi nel 1985.
Struttura
La CalcioATPasi è una proteina transmembrana con sequenzaputativa di 997 AA divisa in due subunità; ogni subunità ècomposta da 10 α eliche transmembrana legate, tramite unpeduncolo a 5 α eliche, ad una testa polare suddivisa nei siti difosforilazione e di trasduzione. La coda carbossilica può legare omeno la calmodulina.
Fattori
Gli inibitori enzimatici principali sono il fosfolambano, unaproteina associata attivata da uno stimolo βadrenergico e Alf4.L'attività enzimatica viene invece coadiuvata dalla
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calsequestrina, una proteina legante calcio che sequestra ioni abbassando i livelli intrareticolari e quindidiminuendo il rapporto intra/extra reticolare (media di 10000/1) da superare contro gradiente.
Funzionamento
La Ca2+ ATPasi si può trovare in due conformazioni: E1 ed E2; in stato di riposo (E1) la pompa, conaffinità per il calcio citosolico, lega uno o due ioni Ca2+ nel sito di legame, intanto sul sito difosforilazione viene trasferito un fosforo dall'ATP sull'aspartato 351, l'Alf 4 prende il posto del gruppogammafosforico sull'ADP e dà la possibilità alla pompa di cambiare conformazione: il canale ditrasduzione si chiude sopra gli ioni, allargandosi al di sotto di essi ed esponendoli al lato non citosolico.
L'ATPasi, ora in stato E2 con bassa affinità per il calcio, rilascia gli ioni, e lega alf4 e torna inconformazione E1, rilasciando il fosforo aspartico, tornando alla situazione iniziale.
Nomenclatura
A seconda della localizzazione nella cellula le CalcioATPasi si dividono in due classi, con circa il 50%di omologia di sequenza:
SERCA (Sarco/Endoplasmatic Reticulum Calcium ATPasi), presente sul reticolo sarcoplasmaticoo endoplasmatico con funzione di sequestrare Calcio all'interno delle cisterne.
PMCA (Plasma Membrane Calcium ATPasi), tipica della membrana plasmatica, pompa Calcioall'esterno della cellula.
Ca2+ ATPasi del reticolo sarcoplasmatico
Il SERCA risiede nella membrana dei Reticoli Sarcoplasmatici o Endoplasmatici, e trasferisce due ioniCalcio dal citoplasma al lume di questi due organelli; è presente soprattutto nelle cellule muscolari, dovepuò costituire fino al 90% delle proteine di membrana. Entra in azione dopo che i livelli di Calciointracellulari citoplasmatici sono aumentati, in seguito a, ad esempio, stimoli elettrici che hanno aperto icanali del calcio voltaggio dipendenti: questo è il caso della contrazione muscolare.
È presente in vari tessuti:
SERCA 1, tessuto muscolare scheletrico.SERCA 2, tessuto muscolare cardiacoSERCA 3, altri tessuti
La coda non lega calmodulina.
Ca2+ ATPasi della membrana plasmatica
Il PMCA è sito sulla membrana plasmatica cellulare ed espelle ioni dalla cellula; ha un'alta affinità per ilcalcio, che lega con forza ma espelle lentamente rispetto: è quindi utilizzato soprattutto in presenza dibasse concentrazioni di calcio da espellere e serve soprattutto per un mantenimento di gradiente. Èquindi regolato dalle quantità di calcio intracellulari e lega un solo ione calcio per ogni molecola di ATPidrolizzata. Svolge un ruolo fondamentale nelle sinapsi dove regola l'azione sinaptica.
Si trova in tutte le cellule in varie isoforme codificate dalla variazione di un gene:
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PMCA 1 (gene ATP2B1), presente in tutti i tessuti umani è fondamentale per la sopravvivenzadell'embrione.PMCA 2 (gene ATP2B2), presente soprattutto nei tessuti nervosi e muscolari per la maggioreeccitabilità, se silenziato provoca problemi all'orecchio interno, con conseguenti difficoltà di uditoed equilibrio.PMCA 3 (gene ATP2B3), molto simile alla precedente è presente soprattutto in tessuti nervosi emuscolari.PMCA 4 (gene ATP2B4), anche questa ubiquitaria, il silenziamento non da gravi problemiall'individuo, ma può essere causa di infertilità maschile. ha un peso molecolare di 134.683
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Categoria: Enzimi
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