Se unen con el calcio en concentraciones micromolares y su expresión puede inducirse al tratar estos animales con metabolitos de la vitamina D como el calcitriol.

Se ha determinado que estas proteínas pueden existir en dos formas diferentes con pesos moleculares aproximados de 9 kDa y 28 kDa. Luego fueron renombradas calbindinas; la calbindina -D9k se encuentra en intestino de mamíferos y la calbindina -D28k en intestino de aves y riñón.

Otras proteínas enlazadoras de calcio

Las proteínas enlazadoras de calcio son las proteínas que participan en las vías de señalización del calcio por medio de la unión con el Calcio (Ca2+). La más ubicua es la calmodulina.

El almacenamiento intracelular de calcio y su liberación a partir de los depósitos del retículo sarcoplásmico están asociados con la alta capacidad de enlace y la baja afinidad por el calcio por la proteína secuestrina.

Con el papel que tienen en la transducción de señales, las proteínas enlazadoras de calcio contribuyen en todos los aspectos del funcionamiento celular, desde el aprendizaje hasta la memoria.

Por ejemplo, se ha encontrado que la calexcitina específica de la neurona tiene un efecto excitatorio sobre las mismas, y que interactúa con las proteínas que controlan el estado de excitación de las neuronas, tales como los canales de potasio dependientes de voltaje.

II. El transporte de calcio a través de las membranas. Las bombas y los intercambiadores de iones.

Existe un intenso intercambio de calcio entre el exterior e interior celular. Por las características del calcio como ión positivo, se hacen necesarios procesos específicos para el transporte del ión, los cuales son revisados en este epígrafe por su importancia.

Se requiere además la presencia de los llamados sensores de calcio, que detectan la cantidad de calcio en sangre y líquido extracelular, de modo tal que ante cualquier fluctuación importante del nivel de calcio se pongan en marcha los mecanismos homeostáticos ya descritos.

A. SERCA, o enzima Calcio (Ca2+)-ATPasa del retículo endosarcoplásmico. Es una enzima del tipo calcio ATPasa tipo P.

1. Función celular

La enzima SERCA se ubica en el retículo sarcoplásmico (RS) en la célula muscular. Es una Ca2+ ATPasa que transfiere Calcio (Ca2+) desde el citosol de la célula hacia el lumen del retículo sarcoplásmico a expensas de la hidrólisis del ATP durante el proceso de relajación.

Existen tres dominios principales en la cara citoplasmática de SERCA: los dominios de fosforilación y de enlace de los nucleótidos, los cuales forman el sitio catalítico, y el dominio activo, que participa en la transmisión de los principales cambios conformacionales.

Se cree que SERCA interviene en la generación de calor en el adipocito, además de su papel en el transporte de calcio. [37][38].

2. Regulación de SERCA

Normalmente, SERCA es inhibida por la proteína fosfolambana, con la cual está estrechamente asociada. Otra proteína, la calsecuestrina, se une al calcio dentro del retículo sarcoplásmico y asi ayuda a reducir la concentración de calcio libre dentro del retículo, lo que ayuda a SERCA en el bombeo de calcio contra un gradiente tan notable. El retículo sarcoplásmico tiene una concentración mucho mayor que la concentración intracelular, alrededor de diez mil veces.

La tasa de transporte de calcio a la que actúa SERCA puede ser controlada por fosfolambana (PLB/PLN) bajo estimulación beta-adrenérgica. Cuando la PLB está asociada con SERCA, la tasa de movimiento del Calcio (Ca2+) se reduce, mientras que con la disociación de PLB el transporte de calcio aumenta.

3 Paralogs

Se han descubierto tres paralogs principales, SERCA1 al 3, los cuales se expresan a diferentes concentraciones en distintos tipos de células.

ATP2A1 - SERCA1
ATP2A2 - SERCA2
ATP2A3 - SERCA3

Adicionalmente, existen isoformas post-traduccionales, tanto de SERCA2 como de SERCA3, que sirven para agregar la posibilidad de respuestas celulares específicas a la captación de Calcio (Ca2+) así como aumentar la complejidad global del mecanismo de señalización por el Calcio (Ca2+).

4. Estructura de SERCA 1a

SERCA1a está compuesta de una sección citoplasmática y una sección transmembranal con dos sitios de unión para el calcio (Ca2+). La sección citoplasmática consiste de tres dominios llamados P, N y A, que poseen más de la mitad de la masa de la proteína. La sección transmembranal tiene diez hélices transmembranales (M1-M10), con los dos sitios de unión al calcio (Ca2+) localizados cerca del punto medio de la bicapa. Los sitios de enlace se constituyen por las cadenas laterales y los carbonilos del esqueleto de M4, M5, M6, y M8. En esta región M4 no está plegada debido a un residuo de prolina conservada (P308). Este despliegue de M4 está reconocido como un rasgo estructural clave de las ATP asas tipo P.

El dominio P se compone de dos partes separadas en la secuencia, que se ensamblan en una estructura de lámina beta, asociadas a ocho hélices alfa.

El dominio N se inserta entre los dos segmentos del dominio P, y está formado de siete laminas tipo beta antiparalelas, entre dos hélices. Este dominio contiene el bolsón de unión con el ATP.

El dominio A es el más pequeño de los tres, y consiste en una estructura más bien rígida de dos hélices cortas. Es un dominio activo que modula la oclusión del calcio (Ca2+) en los sitios de unión transmembranales, y actúa de pivote en la transposición de energía de la hidrólisis del ATP en el dominio citoplasmático hacia el transporte vectorial de cationes en el dominio transmembranal. El dominio A desfosforila al dominio P como parte del ciclo de reacción usando un motivo altamente conservado tipo TGES y localizado en uno de los extremos de la estructura de hélices rígidas.

La hidrólisis del ATP tuene lugar en la porción citoplasmática en la interfase entre los dominios N y P. Dos sitios pata los iones Mg forman parte del sitio activo. La hidrólisis está acoplada de modo estricto a la translocación de calcio (Ca2+) a través de la membrana por el dominio A.

B. Otras bombas.

I. La ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática

La PMCA o ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática, es una proteína de transporte de la membrana plasmática de las células cuya función es extraer el calcio (Ca2+) de la célula. Esta proteína es vital en la regulación de la cantidad de calcio (Ca2+) intracelular. [37] En efecto, la PMCA participa en la extracción del calcio (Ca2+) en todas las células eucarióticas. [2] Existe un gradiente electroquímico transmembranal de calcio (Ca2+) que impulsa a los iones calcio a entrar a las células, pero es muy importante para estas mantener las concentraciones de calcio bajas para que el correcto funcionamiento de las señales en la célula; por ello, para la célula es necesario emplear las bombas de iones para extraer calcio (Ca2+). [37] La ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática (PMCA) y el intercambiador de sodio y calcio (NCX) constituyen en conjunto los reguladores principales de las concentraciones intracelulares de calcio (Ca2+). [38] Como la ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática (PMCA) traslada calcio (Ca2+) al espacio extracelular, esta bomba se convierte en un importante regulador de la concentración de calcio en el espacio extracelular. [39]

La ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática (PMCA) pertenece a una familia de ATP asas primarias tipo P que forman un intermediario aspartil fosfato. [2] La ATP asa Ca2+ de la membrana plasmática (PMCA) se expresa en muchos tejidos, incluyendo el cerebro. [39]

1 Funcionamiento

La bomba utiliza como fuente de energía la hidrólisis del (ATP), con una estequiometría de un ión calcio (Ca2+) extraído por cada molécula de ATP hidrolizado. La proteína se une fuertemente a los iones (tiene una alta afinidad, con una Km de 100 a 200 nM) pero no transporta calcio (Ca2+) con una tasa alta. [39] Esto es lo contrario de NCX, quien tiene baja afinidad pero alta capacidad.