2 Estructura

La calmodulina es una proteína pequeña, acidica con un tamaño de 148 aminoácidos (peso molecular de 16706 Dalton). Presenta cuatro motivos EF-hand, cada uno de los cuales enlaza un ion calcio (Ca2+). La proteína tiene dos dominios simétricos, separados por una región tipo "bisagra", flexible. El calcio participa en el sistema intracelular de señalizaciones al actuar como un Segundo mensajero difusible.

Mecanismo

El calcio se une al motivo EF hand, que proporciona un entorno electronegativo para la coordinación de iones. Después de la unión, los grupos metilo hidrofóbicos de los residuos de metionina se exponen en la proteína gracias a un cambio de la conformación. Las regiones hidrofóbicas quedan expuestas en la superficie, que a su vez pueden unirse con las Hélices Básicas Anfifílicas (hélices BAA) de la proteína blanco. Estas hélices pueden contener regiones hidrofóbicas complementarias. La flexibilidad de las regiones hinge de la calmodulina le permiten a esta abarcar la estructura de la proteína blanco. Esta propiedad hace posible una unión fuerte con una buena cantidad de proteínas blanco diferentes.

2 Miembros de la familia

Calmodulina 1 (CALM1)
Calmodulina 2 (CALM2)
Calmodulina 3 (CALM3)
Calmodulina-like 1 (CALML1)
Calmodulina-like 3 (CALML3)
Calmodulina-like 4 (CALML4)
Calmodulina-like 5 (CALML5)
Calmodulina-like 6 (CALML6)

Otras proteínas enlazadoras de calcio

La calmodulina pertenece a uno de los dos grupos principales de proteínas enlazadoras de calcio, llamadas proteínas hand EF. El otro grupo, llamadas anexinas, enlazan calcio y fosfolípidos (e.g., lipocortina). Muchas otras proteínas unen el calcio, aunque esta unión no tiene necesariamente que ser su función principal.

XII Proteína quinasa dependiente de Ca2+/calmodulina

Las proteinquinasas dependientes de Ca2+/calmodulina o calmodulina (CaM) quinasas (EC 2.7.11.17) son proteinquinasas serina/threonina especificas que son reguladas principalmente por el complejo Ca2+/calmodulina. Se cree que algunas son mediadores de los proceso de aprendizaje y memoria [73].

1 Tipos
2 Estructura y regulación
3 Función

1 Tipos

Se conocen dos tipos de calmodulina (CaM) quinasas:

Las calmodulina (CaM) quinasas especializadas. Un ejemplo es la quinasa de la cadena ligera de la miosina (MLCQ) la cual fosforila la miosina, provocando la contracción de la musculatura lisa.

Las calmodulina (CaM) quinasas multifuncionales. Se les llama también calmodulina (CaM) quinasas II colectivamente, que tienen un papel en muchos procesos, tales como la secreción de neurotransmisores, la regulación de factores de transcripción y el metabolismo del glucógeno. Entre el 1% y el 2% de las proteínas del cerebro son calmodulina (CaM) quinasas tipo II.

2 Estructura y regulación

Las calmodulina (CaM) quinasas consisten de un dominio catalítico N-terminal, un dominio regulador y un dominio de asociación. Las enzimas se ensamblan en estructuras holoenzimáticas dodecaméricas, con los dominios catalíticos proyectándose hacia fuera, de modo tal que pueden fosforilar los residuos en un modo en que ambas subunidades participan. En ausencia de Ca2+/calmodulina, el dominio catalítico se inhibe por el dominio regulador, que contiene una secuencia pseudosustrato. Varias calmodulina (CaM) quinasas forman agregados en forma de homooligómeros o heterooligómeros. Luego de la activación por Ca2+/calmodulina, las quinasas activadas se autofosforilan unas a otras en una reacción intermolecular en el residuo de treonina 286, con dos efectos:

El aumento de la afinidad por el complejo calmodulina, prolongando el tiempo de activación de la enzima.
La actividad autónoma de la quinasa fosforilada aun después que el complejo calmodulina se ha disociado de la quinasa del complejo quinasa, lo que prolonga aun más el estado activo.
La fosforilación en los residuos 305/306, los cuales son de treonina, tiene un efecto negativo en la unión del complejo Ca2+/calmodulina con las subunidades enzimáticas, lo que reduce la función.

3 Función

Debido a su capacidad para la autofosforilación, la actividad CaMQ, puede exceder la cantidad temporal de calcio intracelular que se necesita para activarla. En las neuronas, esta propiedad es importante para la inducción de la plasticidad sináptica. [71]. La inhibición farmacológica de la CaMQII bloquea la inducción de la potenciación de larga duración. Después de activada, la CaMQII fosforila los receptores postsinápticos de glutamato y de esa forma cambia las propiedades eléctricas de la sinapsis.

Sensor neuronal de calcio

El sensor neuronal de calcio es una gran familia de proteínas que funcionan como interruptores moleculares dependientes de calcio que incluye miembros como la frecuenina (NCS1), recoverina, GCAP, neurocalcina y visinina [74].

Todos los miembros poseen cuatro motivos EF hand (de los cuales sólo 2 o 3 se unen con calcio) y un grupo N-miristoilo. [75].

Miembros de la familia NCS

• NCS1 (Frecuenina)
• VILIP-1 (proteína 1 similar a Visinina)
• HPCAL4 (proteína 2 similar a Visinina)
• HPCAL1 (proteína 3 similar a Visinina)
• hipocalcina
• neurocalcina
• recoverina
• Proteína activadoras de gualiato ciclasa (GCAPs)
• Proteínas que interactúan con el canal de potasio (KChIPs 1-4), entre ellas:

KCNIP1, KCNIP2, Calsenilina o DREAM/KChIP-3/KCNIP3 (downstream regulatory element antagonist modulator/potassium channel interacting protein), KCNIP4.

Proteín quinasa C

La proteinquinasa C es conocida también como PQC (EC 2.7.11.13) y es una familia de enzimas que están involucradas en el control de la función de otras proteínas por medio de la fosforilación de grupos hidroxilos de serina y treonina en tales proteínas. Las enzimas proteinquinasas C (PQC) a su vez son activadas por señales tales como el aumento del diacilglicerol y el calcio (Ca2+). De aquí la importancia de las enzimas proteinquinasas C (PQC) en varias cascadas de transducción de señales.

La familia proteinquinasa C (PQC) consiste de alrededor de diez isoenzimas. [76]. Se agrupan en tres subfamilias, de acuerdo con el tipo de segundo mensajero requerido: convencional (o clásica), novel y atípica. [77]. Las proteinquinasas C (PQC) convencionales o (c)PQCs contienen las isoformas α, βI, βII, y γ. Estas requieren calcio (Ca2+), diacilglicerol (DAG) y un fosfolípido tal como la fosfatidilserina para su activación. La familia proteinquinasa C (PQC) novel o (n) PQCs incluye las isoformas δ, ε, η y θ y requiere DAG, pero no requiere calcio (Ca2+) para su activación. Así, las proteinquinasas C (PQC) convencionales y las noveles son activadas por las mismas vías de señales transductoras como la fosfolipasa C. Por otro lado, las proteinquinasas C (PQC) atípicas o (a) PQCs (incluyendo la proteína quinasa Mζ y las isoformas ι / λ) no requieren ni calcio (Ca2+) ni diacilglicerol para su activación. El termino proteína quinasa C se refiere normalmente a la familia entera de las isoformas.