鈣調(diào)素簡介

鈣調(diào)蛋白/鈣調(diào)素calmodulin；CaM

鈣調(diào)蛋白是真核生物細(xì)胞中的胞質(zhì)溶膠蛋白，由148個氨基酸組成單條多肽,相對分子質(zhì)量為16.7kDa。

鈣調(diào)蛋白是一種分子量為16700的單鏈蛋白質(zhì)，由148個氨基酸組成。等電點為4.3，是酸性蛋白質(zhì)。不同生物來源的鈣調(diào)蛋白，其氨基酸組成和順序或*一樣，或僅有少許差異。它耐酸，耐熱，十分穩(wěn)定。鈣調(diào)蛋白和細(xì)胞內(nèi)很多種酶的作用有關(guān)。在每個鈣調(diào)蛋白分子內(nèi)，有4個可與鈣離子結(jié)合的區(qū)域，它們的一級結(jié)構(gòu)極為相似。細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平通常維持在10-7摩爾濃度左右。當(dāng)外來的刺激使細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度瞬息間升高至10-6～10-5摩爾濃度時，鈣調(diào)蛋白即與鈣離子結(jié)合，構(gòu)象改變，螺旋度增加，成為活性分子，進而與酶結(jié)合，使之轉(zhuǎn)變成活性態(tài)。當(dāng)鈣離子濃度低于10-6摩爾濃度時，鈣調(diào)素就不再與鈣離子結(jié)合，鈣調(diào)素和酶都復(fù)原為無活性態(tài)。因此，可以根據(jù)鈣離子濃度的變化來控制細(xì)胞內(nèi)很多重要的生化反應(yīng)。

至1982年，已得到電鰻和雞的鈣調(diào)素cDNA克隆和雞的鈣調(diào)蛋白基因克隆。根據(jù)前二者的核苷酸順序分析，得知它們的差異，但由之推測出的氨基酸順序仍基本相同。在雞的天然基因中，測得7個內(nèi)含子，基因總長為12kb。在細(xì)胞分裂周期中和細(xì)胞癌變時，鈣調(diào)蛋白基因的表達加強。

鈣調(diào)素成分結(jié)構(gòu)

鈣調(diào)蛋白的外形似啞鈴,有兩個球形的末端,中間被一個長而富有彈性的螺旋結(jié)構(gòu)相連,每個末端有兩個Ca2 結(jié)構(gòu)域,每個結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合一個Ca2 , 這樣,一個鈣調(diào)蛋白可以結(jié)合4個Ca2 ,鈣調(diào)蛋白與Ca2 結(jié)合后的構(gòu)型相當(dāng)穩(wěn)定。在非刺激的細(xì)胞中鈣調(diào)蛋白與Ca2 結(jié)合的親和力很低；然而,如果由于刺激使細(xì)胞中Ca2 濃度升高時, Ca2 同鈣調(diào)蛋白結(jié)合形成鈣-鈣調(diào)蛋白復(fù)合物(calcium-calmodulin complex),就會引起鈣調(diào)蛋白構(gòu)型的變化,增強了鈣調(diào)蛋白與許多效應(yīng)物結(jié)合的親和力。

鈣調(diào)素作用機理

鈣調(diào)蛋白是一種鈣結(jié)合蛋白，存在于幾乎所有的真核細(xì)胞中。它的作用是對任何微量的鈣都能敏感地捕獲。鈣調(diào)蛋白只有在與Ca2+結(jié)合后才有活性。因此，激素可以通過影響細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化來調(diào)控鈣調(diào)蛋白的活性?；钚?/span>Ca2+·CaM復(fù)合物可以通過與靶酶作用方式調(diào)控代謝過程。即Ca2+·CaM復(fù)合物與靶酶，如磷酸二酯酶、蛋白激酶等作用，使靶酶構(gòu)象發(fā)生變化（Ca2+作用結(jié)果）而活化，從而對代謝過程起調(diào)控作用。

與鈣結(jié)合后，CaM發(fā)生構(gòu)型上的變化，成為一些酶的激活物。再與酶結(jié)合時，又引起酶的構(gòu)型變化，使由非活性態(tài)轉(zhuǎn)為活性態(tài)，CaM-Ca2+成了這些酶作用時必*成分。CaM參與的生化反應(yīng)很多，涉及不少關(guān)鍵性的酶，如：控制信息傳遞中，第二信使cAMP合成與分解的腺苷酸環(huán)化酶和磷酸二酯酶；在糖原合成與分解中能提供和儲存能量的磷酸化酶激酶和糖原合酶激酶，與蛋白質(zhì)磷酸化及脫磷酸化有關(guān)蛋白激酶和蛋白磷酸解酶，能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，起著鈣泵作用的Ca2+-ATPase，還有與平滑肌收縮有關(guān)的肌球蛋白輕鏈激酶等。CaM是由148個氨基酸組成的單鏈蛋白質(zhì)，有四個Ca2+結(jié)合區(qū)，缺乏種屬和組織特異性。不同來源，包括動物、植物以及低級真核生物所得到的CaM的氨基酸組成及排列基本相同。另外肽鏈中沒有Cys和Pro-OH，因此在結(jié)構(gòu)上有的靈活性。

鈣調(diào)素生物學(xué)功能

鈣調(diào)蛋白可以與很多不同的蛋白質(zhì)結(jié)合，因此影響了細(xì)胞功能的方方面面。鈣調(diào)蛋白參與介導(dǎo)的生命活動進程有炎癥反應(yīng)、代謝、細(xì)胞凋亡、肌肉收縮、細(xì)胞內(nèi)運動、短期和記憶、神經(jīng)生長以及免疫反應(yīng)等。一些研究者還發(fā)現(xiàn)，鈣調(diào)素可以在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能，其可能參與前mRNA的剪切和調(diào)控核糖體聚合及功能發(fā)揮。許多鈣調(diào)素結(jié)合蛋白其本身不能結(jié)合鈣離子，而鈣離子在細(xì)胞的信號傳導(dǎo)體系中作為重要的第二信使，所以這些鈣調(diào)素結(jié)合蛋白就可以利用鈣調(diào)素來作為鈣感應(yīng)器和信號傳導(dǎo)分子。鈣調(diào)素可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度；而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，鈣調(diào)素還可以被用作鈣儲存介質(zhì)。鈣調(diào)素在結(jié)合鈣離子前后會發(fā)生構(gòu)象變化，因此可以在特定的反應(yīng)中結(jié)合特定的蛋白質(zhì)。鈣調(diào)素的功能可以被轉(zhuǎn)錄以及翻譯后修飾（如磷酸化、乙?；?、甲酰化和蛋白酶解）所調(diào)控。

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