원형질막 Ca2+ ATPase

Plasma membrane Ca2+ ATPase
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Ca2+ 펌프 렌더링 이미지

원형질막 Ca2+ ATPase(PMCA)는 세포의 원형질막에서 칼슘(Ca)을2+ 제거하는 칼슘 펌프 역할을 하는 수송 단백질입니다. PMCA 기능은 모든 진핵 세포 내에서 Ca의2+ 양을 조절하는 데 필수적입니다.[1][2] 이온의 세포 내 진입을 유도하는 Ca의2+ 막횡단 전기화학적 구배가 매우 크지만, 적절한 세포 신호 전달을 위해 Ca의2+ 농도를 낮게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 따라서2+, 전지는 Ca를 제거하기 위해 이온 펌프를 사용할 필요가 있습니다.[3] PMCA와 소듐 칼슘 교환기(NCX)는 함께 세포 내 Ca2+ 농도의 주요 조절자입니다.[2] Ca를2+ 세포외 공간으로 운반하기 때문에 PMCA는 세포외 공간의 칼슘 농도를 조절하는 중요한 역할도 합니다.[4]

PMCA는 인산염 중간체로 형성되는 P형 1차 이온 수송 ATPase 계열에 속합니다.[2]

다양한 형태의 PMCA는 뇌를 포함한 여러 조직에서 발현됩니다.[5]

행동들

이 펌프는 아데노신 삼인산(ATP)의 가수분해에 의해 구동되며, 가수분해된 ATP 분자마다 한2+ Ca 이온의 화학량론이 제거됩니다. Ca2+ 이온과 단단히 결합하지만 매우m 빠른 속도로 Ca를2+ 제거하지는 않습니다.[6] 이는 NCX가 친화도가 낮고 용량이 큰 것과 대조적입니다. 따라서 PMCA는 세포 내 농도가 매우 낮은 경우에도 Ca 결합에2+ 효과적이므로 Ca를 보통2+ 매우 낮은 수준으로 유지하는 데 적합합니다.[3] 칼슘은 중요한 두 번째 메신저이기 때문에 소음을 방지하고 신호를 정확하게 하기 위해 세포 내에서 그 수치를 낮게 유지해야 합니다.[7] NCX는 활동 전위 후 뉴런에서 필요한 것처럼 많은 양의 Ca를2+ 빠르게 제거하는 데 더 적합합니다. 따라서 두 가지 유형의 펌프 활동이 서로 보완됩니다.

PMCA는 다른 p형 이온 펌프와 유사한 방식으로 작동합니다.[3] ATP는 인산화된 중간체를 형성하는 PMCA로 인산을 전달합니다.[3]

Ca2+/calmodulin은 PMCA와 결합하여 더욱 활성화시켜 단백질의 Ca 결합2+ 부위의 친화력을 20~30배 증가시킵니다.[6] 칼모듈린은 또한 펌프가 Ca를2+ 세포에서 압출하는 속도를 최대 10배까지 증가시킵니다.[3]

뇌 조직에서 특정 유형의 PMCA는 시냅스에서 세포 내 칼슘의 양을 조절하는 데 관여하고 [5]Ca는2+ 시냅스 소포의 방출에 관여하기 때문에 시냅스 활성을 조절하는 데 중요하다고 가정되었습니다. 또한, PMCA 활성은 신경 소마타와 수지상 조직에서 해당과정에 의해 조절되고 부분적으로 동력을 받는 것으로 나타났습니다.[8] 아마도 원형질막의 포도당 수송체에 대한 PMCA 근접성 때문일 것입니다.

구조.

PMCA의 구조는 SERCA 칼슘 펌프의 구조와 유사하며, 이들은 세포질에서 근육질 망상체의 내강으로 칼슘을 제거하는 역할을 합니다.[2] 칼슘은 SERCA 펌프보다 PMCA 펌프에 대한 친화도가 약간 낮은 경향이 있습니다.[9] PMCA 펌프는 원형질막을 가로지르는 10개의 분절이 있는 것으로 생각되며, C와 N 말단은 모두 세포 내부에 있습니다.[2] C 말단에는 길이가 70에서 200개 사이의 아미노산으로 된 긴 "꼬리"가 있습니다.[2] 이 꼬리는 펌프의 조절을 담당하는 것으로 생각됩니다.[2] PMCA 펌프의 분자량은 약 140kDa입니다.[10]

동형

PMCA에는 PMCA 1~4라고 하는 4가지 이소형이 있습니다.[5]

각각의 동형은 다른 유전자에 의해 코딩되고 신체의 다른 영역에서 발현됩니다.[5] 이들 유전자의 mRNA 전사체의 교대 스플라이싱은 이들 동형의 상이한 아형을 초래합니다.[2] 지금까지 20개 이상의 스플라이스 변종이 확인되었습니다.[2]

세 가지 PMCA 동형, PMCA1, PMCA2, PMCA3는 뇌에서 다양한 분포로 발생합니다.[6] PMCA1은 인간의 모든 조직에 도처에 존재하며, 그것이 없으면 배아는 생존하지 못합니다.[4] 또한 많은 조직에서 매우 흔한 PMCA4의 부족은 생존 가능하지만 남성의 불임을 초래합니다.[4] PMCA 유형 2 및 3은 더 빠르게 활성화되므로 흥분 시 Ca가 많이2+ 유입되는 신경 및 근육 조직과 같은 흥분성 세포 유형에 더 적합합니다.[5] PMCA 유형 1, 2, 4는 포유류의 성상세포라고 불리는 신경교 세포에서 발견되었지만, 이전에는 신경교에 NCX만 존재하는 것으로 생각되었습니다.[11] 성상세포는 뇌의 세포외 공간에서 이온 균형을 유지하는 데 도움을 줍니다.

PMCA2의 녹아웃은 청력 손실 및 균형 문제를 포함한 내이 문제를 유발합니다.[12]

PMCA4는 동굴에 존재합니다.[12] 이소폼 PMCA4b는 산화질소 합성효소와 상호작용하고, 그 효소에 의한 산화질소 합성을 감소시킵니다.[12]

PMCA 동형 4는 그 서열로부터 계산된 134,683의 분자량을 갖습니다.[13] 이는 SDS 겔 전기영동 결과와 잘 일치합니다.[14]

병리학

PMCA가 제대로 작동하지 않으면 질병이 발생할 수 있습니다. 부적절하게 기능하는 PMCA 단백질은 감각신경성 난청, 당뇨병 및 고혈압과 같은 질환과 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다.[4]

과도한 양의 신경전달물질 글루타메이트가 신경세포를 과활성화시켜 Ca가2+ 세포 내로 과도하게 유입되는 과정인 흥분독성에서 PMCA의 활성은 과도한2+ Ca를 제거하기에 불충분할 수 있습니다.

유방 조직에서 유방 상피세포는 PMCA2를 발현하는데, PMCA2는 세포의 정점 표면을 가로질러 칼슘을 우유로 운반합니다. 이유 시 PMCA2 발현이 저하되어 칼슘에 의한 세포자멸사 및 유선 침범을 유발합니다. 특정 유방암에서 지속적인 PMCA2 발현은 악성 세포 내부의 칼슘 수치를 낮춰 세포 사멸을 피할 수 있게 해줍니다. 이 종양들은 또한 대개 HER2 단백질에 양성이고 림프절을 수반하는 경향이 있으며 젊은 여성들 사이에서 더 흔하므로 폐경 후 여성에 비해 더 나쁜 예후를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.[15]

커큐민은 PMCA에 결합하여 ATP가 결합하지 못하게 하는 형태 변화를 유도할 수 있습니다.[16]

역사

PMCA는 1960년대에 적혈구의 막에서 처음 발견되었습니다.[2] 1961년 막에서 ATPase의 존재가 발견되었고, 그 후 1966년에 이 ATPase들이2+ Ca를 세포질 밖으로 뿜어내는 것이 발견되었습니다.[3]

PMCA는 1979년 적혈구 막에서 처음으로 정제되었습니다.[17][18]

참고문헌

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