Este artigo trata sobre a bomba de calcio. Para o ensaio proteico PMCA véxase: Amplificación cíclica de proteína mal pregada.

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
-----

1. ↑  Jensen, Thomas P.; Buckby, Lucy E.; Empson, Ruth M. (2004). "Expression of plasma membrane Ca2+ ATPase family members and associated synaptic proteins in acute and cultured organotypic hippocampal slices from rat.". *Developmental Brain Research* **152** (2): 129–136. PMID 15351500. doi:10.1016/j.devbrainres.2004.06.004.
2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  Strehler, Emanuel E.; Zacharias, David A. (2001). "Role of alternative splicing in generating isoform diversity among plasma membrane calcium pumps". *Physiol. Rev.* **81** (1): 21–50. PMID 11152753. doi:10.1152/physrev.2001.81.1.21.
3. 1 2 3 4 5 6  Carafoli, E. (1991). "Calcium pump of the plasma membrane". *Physiol. Rev.* **71** (1): 129–153. PMID 1986387. doi:10.1152/physrev.1991.71.1.129.
4. 1 2 3 4  Talarico, Jr. Ernest F.; Kennedy, Brian G.; Marfurt, Carl F.; Loeffler, Karin U.; Mangini, Nancy J. (2005). "Expression and immunolocalization of plasma membrane calcium ATPase isoforms in human corneal epithelium.". *Mol. Vis.* **11**: 169–178. PMID 15765049. Consultado o 2013-12-25.
5. 1 2 3 4 5  Jensen, Thomas P.; Filoteo, Adelaida G.; Knopfel, Thomas; Empson, Ruth M. (2006). "Pre-synaptic plasma membrane Ca2+ ATPase isoform 2a regulates excitatory synaptic transmission in rat hippocampal CA3" (PDF). *J. Physiol.* **579** (1): 85–99. PMC 2075377. PMID 17170045. doi:10.1113/jphysiol.2006.123901. Consultado o 2007-01-13.
6. 1 2 3  Albers, R. Wayne; Siegel, George J. (1999). "5. Membrane Transport". En Siegel, George J.; et al. *Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular, and Medical Aspects* (6th ed.). Philadelphia: Lippincott-Raven. ATP-Dependent Ca2+ Pumps. ISBN 978-0-397-51820-3. OCLC 39013748. Consultado o 2013-12-25.
7. ↑  Burette, Alain; Weinberg, Richard J. (February 2007). "Perisynaptic organization of plasma membrane calcium pumps in cerebellar cortex". *J. Comp. Neurol.* (2006-12-20) **500** (6): 1127–1135. PMID 17183553. doi:10.1002/cne.21237.
8. ↑  Ivannikov, Maxim V.; Sugimori, Mutsuyuki; Llinás, Rodolfo R. (2010). "Calcium clearance and its energy requirements in cerebellar neurons". *Cell Calcium* **47** (6): 507–513. PMC 2900537. PMID 20510449. doi:10.1016/j.ceca.2010.04.004.
9. ↑  Fresu, Luigia; Dehpour, Ahmed; Genazzani, Armando A.; Carafoli, Ernesto; Guerini, Danilo (November 1999). "Plasma membrane calcium ATPase isoforms in astrocytes". *Glia* (1999-10-22) **28** (2): 150–155. PMID 10533058. doi:10.1002/(SICI)1098-1136(199911)28:2<150::AID-GLIA6>3.0.CO;2-7.
10. 1 2 3  Schuh, Kai; Uldrijan, Stjepan; Telkamp, Myriam; Röthlein, Nicola; Neyses, Ludwig (2001). "The plasmamembrane calmodulin–dependent calcium pump : a major regulator of nitric oxide synthase I". *J. Cell Biol.* **155** (2): 201–205. PMC 2198825. PMID 11591728. doi:10.1083/jcb.200104131.
11. ↑  Verma, Anil K.; Filoteo, Adelaida G.; Stanford, David R.; Wieben, Eric D.; Penniston, John T. (1988). "Complete Primary Structure of a Human Plasma Membrane Ca2+ Pump.". *J. Biol. Chem.* **263** (28): 14152–14159. PMID 2844759. Consultado o 2013-12-25. open access
12. ↑  Graf, Ernst; Verma, Anil K.; Gorski, Jeffrey P.; Lopaschuk, Gary; Niggli, Verena; Zurini, Mauro; Carafoli, E.; Penniston, John T. (1982). "Molecular Properties of Calcium-Pumping ATPase from Human Erythrocytes". *Biochemistry* **21** (18): 4511–4516. PMID 6215062. doi:10.1021/bi00261a049.
13. ↑  VanHouten, Joshua; Sullivan, Catherine; Bazinet, Caroline; Ryoo, Tom; Camp, Robert; Rimm, David L.; Chung, Gina; Wysolmerski, John (2010-06-22). "PMCA2 regulates apoptosis during mammary gland involution and predicts outcome in breast cancer". *Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.* (2010-06-04) **107** (25): 11405–11410. Bibcode:2010PNAS..10711405V. PMC 2895115. PMID 20534448. doi:10.1073/pnas.0911186107.
14. ↑  Niggli, Verena; Penniston, John T.; Carafoli, Ernesto (1979). "Purification of the (Ca2+-Mg2+) ATPase from Human Erythrocyte Membranes using a Calmodulin Affinity Column.". *J. Biol. Chem.* **254** (20): 9955–9958. PMID 158595. Consultado o 2013-12-25. .
15. ↑  Penniston, John T.; Gfiloteo, Adelaida; McDonough, Carol S.; Carafoli, Ernesto (1988). "Purification Reconstitution and Regulation of Plasma Membrane Ca2+ Pumps". *Methods Enzymol.* **157** (27): 340–351. PMID 2976465. doi:10.1016/0076-6879(88)57089-1. .

Véxase tamén
------------

### Ligazóns externas

* Plasma Membrane Calcium-Transporting ATPases *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q7201782
* MAG: 51705589

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* MeSH: D053499
* MeSH: D08.811.277.040.025.314.250.249

 |