칼모듈린결합단백질

Calmodulin-binding proteins

Calmodulin을 결합하는 단백질은 이름에서 알 수 있듯이 Calmodulin을 결합하는 단백질이다.Calmodulin은 "적합성과 상호유도 적합성"[1]이라는 2단계 결합 메커니즘을 통해 다양한 단백질에 결합할 수 있으며, 여기에는 일반적으로 두 영역의 Calmodulin이 대상 단백질로부터 생겨나는 헬리컬 Calmodulin 결합 영역을 둘러싸고 있다.

예를 들면 다음과 같다.

Ca2+ 활성화

칼슘(Ca2+)을 포함한 다양한 다른 이온들은 세포 기능을 조절하는데 중요한 역할을 한다.Ca2+ 신호를 매개하는 칼슘 결합 단백질인 Calmodulin은 신진대사, 시냅스 가소성, 신경 성장, 원활한 근육 수축 등 모든 종류의 세포 메커니즘에 관여한다.Calmodulin은 Ca-free2+ 또는 Ca-bound2+ 상태에서 CaM과의 상호작용을 이용하여 이러한 경로의 진행을 돕는 많은 단백질을 허용한다.단백질은 각각 자기만의 칼모듈린에 대한 고유한 친화력을 가지고 있는데, 이것은 세포기능 수행 능력을 결정하는 칼모듈린에 원하는 방출이나 결합을 허용하기 위해 Ca2+ 농도에 의해 조작될 수 있다.Ca-bound2+ 상태에 결합할 때 활성화되는 단백질로는 Myosin 라이트 체인 키나아제, Phosphatase, Ca2+/calmodulin 의존성 단백질 키나아제 II 등이 있다.그러나 시냅스 후 기능에 중요한 역할을 하는 신경그라닌과 같은 단백질은 IQ calmodulin-binding 모티브를 통해 Ca-free2+ 또는 Ca-bound2+ 상태의 calmodulin에 결합할 수 있다.[2]이러한 상호작용은 예외적으로 구체적이기 때문에 키나아제나 인산염과 같은 효소에 의해 세포 기능에 영향을 미치는 변환 후 수정을 통해 조절될 수 있다.신경 그란린의 경우, 그것은 시냅스 기능이 그것의 IQ calmodulin-binding 모티브의 PKC 매개 인산염에 의해 억제되어 그것의 calmodulin과의 상호작용을 방해할 수 있다.[3]

세포기능은 활성화를 위해2+ Ca자극이 필요한 효소의 중재자 역할을 하기 때문에 체모둘린에 의해 간접적으로 조절될 수 있다.연구 결과, Ca에 대한 칼모듈린의 친화력은2+ Ca에 대한2+ 조절 역할을 맡을 수 있는 칼모듈린 결합 단백질과 결합할 때 증가한다는 것이 입증되었다.확장된 알파 나선 영역에 의해 서로 다른 구조 영역에서 분리된 두 쌍의 EF-핸드 모티브로 구성된 Calmodulin은 비활성 Ca2+ Unbound 상태와 활성 Ca2+ 바운드 상태에서 두 개의 뚜렷한 순응을 통해 Ca2+ 이온의 세포질 농도 변화에 대응할 수 있다.Calmodulin은 그들의 짧은 보완 펩타이드 시퀀스를 통해 표적 단백질에 결합되어 세포내 Ca2+ 농도의 변화로 인해 발생하는 두 번째 메신저 Ca2+ 신호에 반응하여 원하는 대로 Calmodulin을 결합하는 단백질의 활동을 변화시키는 "유인된 적합" 순응적 변화를 유발한다.이 두 번째 메신저 Ca2+ 신호는 변환되고 통합되어2+ Ca 이온의 원점 균형을 유지한다.[4]

GAP-43 단백질

신경계통에서 발견되는 GAP-43은 사전 시냅스 발달 및 재생 축 성장 시 높은 수준으로 표현되는 성장 관련 단백질(GAP)이다.주요 성장 원뿔 성분으로서 GAP-43 농도의 증가는 축 성장 원뿔이 안정적인 시냅스 단자로 진화하는 과정을 지연시킨다.모든 GAP-43 단백질은 완전히 보존된 아미노산 염기서열을 공유하는데, 이 염기서열은 C(PKC) 단백질의 인산화 시 Calmodulin 결합을 억제하는 데 사용될 수 있는 Calmodulin-binding 도메인과 세린 잔류물을 함유하고 있다.GAP-43은 이러한 Calmodulin-binding 특성을 보유함으로써 PKC 활성화에 대응하고 원하는 부위에 자유로운 Calmodulin을 방출할 수 있다.GAP-43은 Ca2+ 농도가 낮을 때 활성 Ca-free2+ 상태의 Calmodulin을 바인딩하고 안정화할 수 있어 성장 원추에서 CaM을 흡수하고 역활성화할 수 있다.이러한 Calmodulin과 GAP-43의 결합은 음으로 충전된 Calmodulin과 GAP-43 분자에 형성된 양으로 충전된 "포켓" 사이의 정전기 상호작용에 의해 허용된다.[5]

참조

  1. ^ Wang Q, Zhang P, Hoffman L, Tripathi S, Homouz D, Liu Y, Waxham MN, Cheung MS (December 2013). "Protein recognition and selection through conformational and mutually induced fit". Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (51): 20545–50. Bibcode:2013PNAS..11020545W. doi:10.1073/pnas.1312788110. PMC 3870683. PMID 24297894.
  2. ^ Hoffman L, Chandrasekar A, Wang X, Putkey JA, Waxham MN (2014-05-23). "Neurogranin alters the structure and calcium binding properties of calmodulin". J Biol Chem. 289 (21): 14644–55. doi:10.1074/jbc.M114.560656. PMC 4031520. PMID 24713697.
  3. ^ Kaleka, Kanwardeep S.; Petersen, Amber N.; Florence, Matthew A.; Gerges, Nashaat Z. (2012-01-23). "Pull-down of Calmodulin-binding Proteins". Journal of Visualized Experiments (59): 3502. doi:10.3791/3502. ISSN 1940-087X. PMC 3462570. PMID 22297704.
  4. ^ Zielinski, Raymond E. (1998). "Calmodulin and Calmodulin-Binding Proteins in Plants". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 49 (1): 697–725. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.697. ISSN 1040-2519. PMID 15012251.
  5. ^ Skene, J.H.Pate (1990). "GAP-43 as a 'calmodulin sponge' and some implications for calcium signalling in axon terminals". Neuroscience Research Supplements. 13: S112–S125. doi:10.1016/0921-8696(90)90040-a. ISSN 0921-8696. PMID 1979675.

외부 링크


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