Kalmodulin

Kalmodulin Interakce s Ca2+ a s ČÍSLY

CaM je malý Ca2+-vázající protein (molekulové hmotnosti 17 kDa) skládající se ze dvou podobných kulových laloky spojeny centrální linker regionu. Každý lalok obsahuje dvě E–F rukou, které obsahují N-terminální helix (helix E), centrálně umístěný Ca2+ koordinační smyčka a C-koncový helix (helix F) (domén CaM jsou obecně označeny jako 1-4 od N k C terminálu). Při vazbě Ca2+ je CaM schopen vázat a aktivovat více než 30 cílových enzymů, což mu umožňuje regulovat četné druhé posly a buněčné funkce. Vazba a plná aktivace cílových proteinů pomocí CaM obvykle vyžaduje obsazení všech čtyř vazebných míst Ca2+v CaM. Karboxy-terminální lalok obsahuje dvě vazebná místa s vysokou afinitou Ca2+, zatímco amino-terminální lalok obsahuje dvě místa s nižší afinitou Ca2+. Konformační změny nastávají v CaM poté, co se váže Ca2+: hydrofobní povrch zbytky vystaveny za účelem vytvoření zásadní, van der Waalsovy interakce s hydrofobní tvář cílové peptid uznání stránky.

CaM se váže na každou podjednotku NOS ve stechiometrii 1: 1 s přiměřeně vysokou afinitou. Vazebnou afinitu studie s peptidy, které odpovídají Č. CaM uznání sekvence ukazují, že tři NOSs zobrazit různé afinity k CaM s obecným cílem je cytokin-indukovatelnou NOS (iNOS) ≫ neuronální NOS (nNOS) ≈ endoteliální NOS (eNOS). Peptid iNOS se dobře váže na CaM jak v přítomnosti, tak v nepřítomnosti Ca2+, ale peptidy eNOS a nNOS se vážou na CaM pouze v přítomnosti Ca2+.

Každý lalok CaM váže na Č. nezávisle a zobrazuje různé afinity k NOS. CaM–nNOS interakce byla zkoumána pomocí CaM mutantů a rostlin CaM proteiny. nNOS vykazuje vysoký stupeň strukturální specificity vůči doménám CaM 1, 3 a případně 4, pokud jde o aktivaci redukce hemu a bez syntézy. CaM–nNOS interakce jsou zvláště důležité pro přenos elektronů a zahrnovat západky oblasti CaM (tvořen CaM domény 1 a 3) a methionin reziduí v doméně 4. Zdá se, že tyto oblasti CaM interagují s dosud neznámými oblastmi na nNOS, které se liší od kanonické sekvence vazby CaM. Poplatku a délku střední linker jsou také zjištěno, že ovlivňují vazbu a aktivaci iNOS prostřednictvím elektrostatické interakce v centrální linker a hydrofobní interakce v globulární domény, CaM, který se zdá být zodpovědný za své těsné spojení s attic. Ca2+ disociace od Č. vazbou CaM se vyskytuje ve dvou postupných kroků: rychlé Ca2+ disociace z N-terminální lalok se vyskytuje první a odpovídá inaktivaci syntézy, která je následována pomalejší Ca2+ disociace z C-terminální lalok, což vede k disociaci CaM z NOS. Konformační změny se vyskytují v peptidech vázajících nos CaM, když se váží CaM. Typicky peptidy získávají α-spirálovou konformaci po interakci s Ca2 + vázanou CaM. Ke konformační změně v doméně nos reduktázy indukované CaM dochází také, jak je indikováno změnami fluorescence proteinů a flavinů a změnou vzoru proteolýzy trypsinu.

krystalografické struktury Ca2+-naložený CaM vázán na 20-zbytky peptid odpovídající eNOS CaM uznání sekvence je k dispozici. Struktura bylo zjištěno, že α-helikální eNOS peptid se váže na CaM v antiparalelní orientaci prostřednictvím rozsáhlé hydrofobní interakce: N-terminální a C-terminální laloky CaM zábal kolem vázán peptid, interakci s C – a N-terminální poloviny peptidu, resp. Specifická rezidua CaM v oblasti latch a doméně 4 byla umístěna způsobem odpovídajícím jejich významu, jak bylo stanoveno studiemi mutageneze. Krystalová struktura také navrhla základ pro pevnější vazbu vaček v inosu: protože iNOS obsahuje větší počet hydrofobní zbytky v rámci jeho odpovídající CaM uznání sekvence, to bylo argumentoval, že tyto by podporovat rozsáhlejší van der Waalsovy kontakty s CaM a minimalizovat nepříznivé rozpouštědla expozice hydrofobní zbytky v pořadí ve prospěch těsnější souvislost mezi CaM a iNOS CaM uznání sekvence.

krystalová struktura komplexu mezi Ca2+ / CaM a FMN doménou lidských iNOS je také k dispozici. Ve struktuře komplexu byly identifikovány čtyři různé konformace, což demonstruje flexibilní povahu interakcí mezi doménou CaM a FMN. Solný můstek vytvořený mezi CaM a doménou FMN je patrný ve struktuře a může být důležitý pro přenos účinku vazby CaM na funkce NOS.