ATPase de Ca2+ da membrana plasmática

{{DISPLAYTITLE:ATPase de Ca2+ da membrana plasmática}}

A ATPase de Ca2+ da membrana plasmática (PMCA polas súas siglas en inglés) é unha proteína de transporte situada na membrana plasmática das células que funciona retirando o ión calcio (Ca2+) da célula. A PMCA funciona como unha bomba de calcio vital para regular a cantidade de Ca2+ que hai dentro das células eucariotas. Nas células existe un gran gradiente electroquímico transmembrana de Ca2+ que impulsa a entrada deste ión cara ao interior das células, pero é moi importante que as células manteñan unha baixa concentración de Ca2+ para que se produza unha correcta sinalización celular. Así, é necesario que as células empreguen bombas iónicas para retirar o Ca2+. A PMCA e o interdambiador de sodio calcio (NCX) son os dous principais reguladores das concentracións intracelulares de Ca2+. Como transporta Ca2+ ao espazo extracelular, a PMCA é tamén importante par regular as concentracións de calcio no espazo extracelular.

As PMCAs pertencen á familia das ATPases de transporte de ións de tipo P, que forman intermediarios de aspartil fosfato.

En diferentes tecidos exprésanse varias formas de PMCAs, incluíndo o cerebro.

 Accións 
Esta bomba está impulsada pola hidrólise de adenosín trifosfato (ATP), cunha estequiometría dun ión Ca2+ retirado por cada molécula de ATP hidrolizado. Únese estreitamente aos ións Ca2+ (ten unha alta afinidade, cunha Km de 100 a 200 nM) pero non retira o Ca2+ a moita velocidade. Isto contrasta co NCX, que ten unha baixa afinidade e unha alta capacidade. Así, a PMCA é efectiva para unirse ao Ca2+ mesmo cando as súas concentracións dentro da célula son moi baixas, polo que é axeitada para manter o Ca2+ ao seu nivel normal moi baixo. O calcio é un segundo mensaxeiro importante, polo que os seus niveis deben manterse baixos nas células para previr o "ruído" e manter unha axeitada sinalización. O NCX é máis adecuada para retirar grandes cantidades de Ca2+ rapidamente, como cómpre facer nas neuronas despois dun potecial de acción. Así, as actividades dos dous tipos de bombas compleméntanse.

A PMCA funciona de maneira similar a outras bombas iónicas de tipo P. O ATP transfire un fosfato á PMCA, que forma un intermediario fosforilado.

A Ca2+/calmodulina únese e activa adicionalmente a PMCA, incrementando a afinidade do sitio de unión do Ca2+ da proteína de 20 a 30 veces. A calmodulina tamén incrementa a velocidade á que a bomba expulsa o Ca2+ da célula, posiblemente multiplicándoa por dez.

No tecido cerebral postulouse que certos tipos de PMCA son importantes para regular a actividade sináptica, xa que a PMCA está implicada na regulación da cantidade de calcio dentro da célula na sinapse, e o Ca2+ está implicado na liberación de vesículas sinápticas. Adicionalmente, demostrouse que a actividade da PMCA está modulada e parcialmente impulsada pola glicólise en somas neuronais e dendritas. Presumiblemente, debido á proximidade da PMCA aos transportadores de glicosa na membrana plasmática.

 Estrutura 
A estrutura da PMCA é similar á das bombas de calcio SERCA, que son responsables de retirar o calcio do citoplasma cara ao lume do retículo sarcoplásmico. Pénsase que a bomba PMCA ten 10 segmentos que cruzan a membrana plasmática, e tanto o C-terminal coma o N-terminal están no interior da célula. No C-terminal hai unha longa "cola" de entre 70 e 200 aminoácidos de lonxitude. Esta cola pénsase que é a responsable da regulación da bomba.

 Isoformas 
Hai catro isoformas de PMCA, chamadas PMCA 1 a 4.

 ATP2B1 - PMCA1
 ATP2B2 - PMCA2
 ATP2B3 - PMCA3
 ATP2B4 - PMCA4

Cada isoforma está codificada por un xene diferente e exprésase en diferentes áreas do corpo. O empalme alternativo dos transcritos de ARNm destes xenes resulta en diferentes subtipos destas isoformas. Ata agora identificáronse unhas 20 variantes de empalme.

No cerebro aparecen tres isoformas de PMCA, a PMCA1, PMCA2 e PMCA3 con variada distribución. A PMCA1 aparece en todos os tecidos humanos, e sen ela o embrión non sobrevive. Con falta de PMCA4, que é tamén moi común en moitos tecidos, pódese sobrevivir, pero causa infertilidade en machos. As PMCA de tipo 2 e 3 son activadas máis rapidamente e son, por tanto, máis axeitadas para tipos de células excitables como as dos tecidos nervioso e muscular, as cales experimentan grandes influxos de Ca2+ cando se excitan. As PMCA de tipo 1, 2 e 4 atopáronse nas células gliais chamadas astrocitos en mamíferos, aínda que antes se pensaba que na glia só estaba presente o NCX. Os astrocitos axudan a manter o equilibrio iónico no espaza extracelular no cerebro.

Os knock-out de PMCA2 causan problemas no oído interno, incluíndo a perda de oído e problemas co sentido do equilibrio.

A PMCA4 encóntrase nas caveolas. A isoforma PMCA4b interacciona coa óxido nítrico sintase e reduce a síntese do óxido nítrico por ese enzima.

A isoforma 4 da PMCA ten un peso molecular de 134 683, calculados a partir da súa secuencia. Isto concorda ben cos resultados de electroforese en xel SDS.

 Patoloxía 

Cando a PMCA deixa de funcionar adecuadamente pode orixinarse unha enfermidade. O mal funcionamento das proteínas PMCA está asociado coa xordeira sensoneural, diabetes e hipertensión arterial.

Na excitotoxicidade, un proceso no cal as cantidades excesivas do neurotransmisor glutamato sobreactivan as neuronas, resultando no influxo excesivo do Ca2+ nas células, a actividade da PMCA pode ser insuficiente para eliminar o exceso de Ca2+.

No tecido da mama, as células do epitelio mamario expresan a PMCA2, que transporta o calcio a través da superficie apical das células ao leite. A expresión do PMCA2 cae co destete, causando a apoptose inducida por calcio e a involución das glándulas mamarias. A expresión persistente da PMCA2 en certos cancros de mama diminúe os niveis de calcio dentro das células malignas, permitíndolles que eviten a apoptose. Estes tumores son xeralmente positivos para as proteínas HER2, tenden a afectar a ganglios linfáticos, e son máis comúns entre as mulleres novas, o que pode explicar o seu peor prognóstico comparado co das mulleres posmenopáusicas.

 Historia 
As PMCAs foron descubertas na década de 1960 nas membranas dos glóbulos vermellos do sangue. A presenza dunha ATPase foi descuberta nas membranas en 1961, e despois en 1966 descubríronse estas ATPases bombeaban Ca2+ fóra do citosol.

A PMCA foi purificada das membranas dos glóbulos vermellos en 1979...

 Notas 

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 


Categoría:Proteínas de membrana