ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ Са-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ: структура и механизм функционирования

• 1 слайд

  ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ Са-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ:
  структура и механизм функционирования
  Подготовила
  Костоева Зинаида
  

• 2 слайд

  Ионы кальция-универсальные внутриклеточные регуляторы
  В состоянии покоя специальные транспортные системы, встроенные во внешние или внутренние мембраны клетки, активно выкачивают Са2+ из цитоплазмы. Поэтому в состоянии покоя уровень свободного кальция в цитоплазме клетки составляет 10−7 –10−6 М.
  При возбуждении происходит резкое изменение внутриклеточной концентрации кальция. Са2+ входит внутрь клетки из внеклеточного пространства или освобождается из внутриклеточных запасов. Следствием этого является увеличение концентрации Са2+ в цитоплазме до 10−5 М.
  

• 3 слайд

  Белки семейства EF-руки
  спираль-петля-спираль
  

• 4 слайд

  Белки семейства EF-руки
  

• 5 слайд

  Кальбидин– витамин-D-индуцируемый белок кишечника.
  
  Рис. Ленточная модель строения кальбиндина.Буквами N и С обозначены первый (N-концевой) и последний (С-концевой) аминокислотные остатки. Тонкими линиями показана ориентация боковых цепей аминокислот, участвующих в координировании ионов Са2+ (обозначены в виде маленьких шариков).
  Кальбиндин имеет маленькую молекулярную массу (9000 Да) и компактную глобулярную форму.
  Синтез кальбиндина в клетках кишечника усиливается при добавлении витамина D. Увеличение содержания кальбиндина способствует улучшению сорбции кальция и препятствует развитию рахита, при котором в организме животного не хватает кальция для правильного формирования костей.
  Кальбиндин выполняет функции своеобразного транспортера кальция и обеспечивает поглощение кальция из пищи и его использование для нужд организма.
  

• 6 слайд

  Кальмодулин и Тропонин С
  Тонкими линиями показана ориентация боковых цепей аминокислот, участвующих в координировании ионов Са2+ (обозначены в виде маленьких шариков).
  Ленточная модель строения кальмодулина.
  Кальмодулин и тропонин С содержат в своей структуре четыре катионсвязывающих центра.
  В изолированном состоянии эти белки часто имеют форму гантели.
  Два шара этой гантели содержат по два катионсвязывающих центра и напоминают структуру изолированного кальбиндина. Между двумя шарами гантели находится “ручка”, образованная длинной α-спиралью.
  Общая структурная организация Са-связывающих участков кальмодулина и тропонина С похожа на организацию Са-связывающих участков в структуре кальбиндина.
  

• 7 слайд

  Модель изменений структуры тропонина С, индуцированных связыванием Са2+
  а – модель тропонина С, насыщенного кальцием (маленькие кружки) только по С-концевым (III и IV) Са-связывающим центрам;
  б – модель структуры тропонина С, насыщенного кальцием по всем четырем Са-связывающим центрам.
  Римскими цифрами и заглавными буквами латинского алфавита обозначены катионсвязывающие центры и α-спиральные участки, ограничивающие Са-связывающие петли
  

• 8 слайд

  Кальмодулин
  Кальмодулин — небольшой, кислый, высоко консервативный Сa-связывающий белок, представитель суперсемейства белков EF-hand.
  Кальмодулин обнаружен в цитоплазме всех эукариотических клеток, что отличает его от других Ca-связывающих белков.
  Широкая распространенность обусловлена, вероятно, тем, что кальмодулин способен регулировать большое количество (более 30 описанных к настоящему времени) различных процессов, происходящих в клетке.
  Кальмодулин – белок, способный кальций зависимым образом регулировать (модулировать) активность других белков.
  

• 9 слайд

  Участие кальмодулина (СаМ) в передаче кальциевого сигнала на различные внутриклеточные белки-мишени
  

• 10 слайд

  Кальмодулин
  В структуре многих белков-мишеней кальмодулина есть специфические участки.
  Они сильно различаются по последовательности и составу аминокислот. Однако для всех этих участков характерны три основных свойства:
  все они склонны к образованию α-спирали;
  указанные участки обогащены остатками положительно заряженных аминокислот (таких, как лизин и аргинин);
  половина цилиндрической поверхности таких α-спиральных участков густо покрыта положительно заряженными остатками аминокислот, а вторая половина цилиндрической поверхности – аминокислотными остатками с гидрофобными боковыми цепями. Таким образом, в структуре многих белков-мишеней кальмодулина есть так называемые амфифильные α-спирали.
  

• 11 слайд

  Схема строения изолированного кальмодулина, насыщенного кальцием (а), и его комплекса со спиральным фрагментом белка-мишени (б).
  Две полусферы изображают N- и С-концевой глобулярные участки кальмодулина. Эти участки в изолированном кальмодулине соединены жесткой и прямой центральной α-спиралью. Штриховкой отмечены гидрофобные участки, формирующиеся после связывания Са2+ катионсвязывающими центрами. При взаимодействии со спиральным участком белка-мишени (изображен в виде цилиндра) центральная спираль кальмодулина “плавится” и изгибается, а две половины молекулы кальмодулина обхватывают амфифильную спираль белка-мишени
  

• 12 слайд

  Модель регуляции активности некоторых ферментов кальмодулином.
  В состоянии покоя кальмодулинзависимый фермент находится в неактивном состоянии из-за того, что ингибиторный участок регуляторного домена блокирует активный центр фермента.
  После связывания кальция кальмодулин (СаМ) взаимодействует с регуляторным доменом и удаляет ингибиторный участок из активного центра фермента.
  Фермент переходит в активное состояние
  

• 13 слайд

  Спасибо за внимание!