Calciumsignalering
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/Calcium_Signaling_Pathway.png/305px-Calcium_Signaling_Pathway.png)
Calciumsignalering er en biologisk proces, hvor celler bruger calciumioner (Ca2+) til at kunne udløse processer inde i cellen, ofte som en reaktion på ydre signaler. På denne måde fungerer de som budbringere i en signaltransduktionsproces. Udgangspunktet for al calciumsignalering er, at den ekstremt lave Ca2+-koncentration i cellens cytoplasma stiger voldsomt, hvilket resulterer i at nedstrøms cellulære hændelser udløses. Stort set alle væv, og endda alle celletyper, ikke bare i den menneskelige krop, men også i planter og andre eukaryote organismer, bruger en form for calciumsignalering for at fungere eller overleve.
Aktivering af calciumsignalering
Hvilekoncentrationen af Ca2+ i cytoplasmaet holdes normalt omkring 100 nanomolær (nM). Dette er 20.000 til 100.000 gange lavere end den koncentration, der typisk findes udenfor cellen.[1][2] For at opretholde denne lave koncentration pumpes Ca2+ hele tiden aktivt ud fra cytoplasmaet til det ekstracellulære rum, det endoplasmatiske reticulum (ER), planters vakuoler og nogle gange ind i mitokondrierne. Visse proteiner i cytoplasmaet og organeller kan også fungere som buffere gennem at binde Ca2+. Signalering opstår, når cellen stimuleres til at tillade Ca2+-ioner at løbe ind i cytoplasmaet, enten udefra eller fra de intracellulære lagre, ved at åbne ionkanaler, der tillader passage af Ca2+, og som kan befinde sig i plasmamembranen eller i membranerne omkring intracellulære lagre.[1] Under visse forhold kan den intracellulære Ca2+-koncentration begynde at svinge med en bestemt frekvens.[3]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/76/PLC_role_in_IP3-DAG_pathway.tif/lossy-page1-287px-PLC_role_in_IP3-DAG_pathway.tif.jpg)
Specifikke signaler, der som regel genkendes af receptorer på cellens overflade, kan udløse en pludselig stigning i de cytoplasmatiske Ca2+-niveauer til 500-1.000 nM ved at åbne kanaler i plasmamembranen eller ER. En almindelig signalvej, der øger cytoplasmatisk calciumkoncentration, er fosfolipase C (PLC)-vejen.[4]
Som en sekundær budbringer
Calcium er en allestedsnærværende sekundær budbringer (second messenger) med vidtgående fysiologiske roller.[2] Den primære budbringer er det signal, der udløser calciumsignaleringsprocessen. Calcium kan fx være sekundær budbringer i processer som muskelkontraktion, neuronal transmission (som i en excitatorisk synapse), cellulær motilitet (inklusive bevægelse af flageler og cilie)r, befrugtning, celledeling, neurogenese, indlæring og hukommelse som med synaptisk plasticitet, og sekretion af spyt.[5][6] Høje niveauer af cytoplasmatisk Ca2+ kan også få cellen til at gennemgå apoptose (programmeret celledød).[7] Andre biokemiske roller af calcium omfatter regulering af enzymaktivitet, permeabilitet af ionkanaler,[8] aktivitet af ionpumper, og komponenter af cytoskelettet.[9]
Mange af Ca2+-medierede hændelser opstår, når det frigivne Ca2+ binder til og aktiverer det regulatoriske protein calmodulin. Calmodulin kan aktivere Ca2+-calmodulin-afhængige proteinkinaser eller kan virke direkte på andre effektorproteiner.[10] Besides calmodulin, there are many other Ca2+-binding proteins that mediate the biological effects of Ca2+. Udover calmodulin er der mange andre Ca2+-bindende proteiner, der medierer de biologiske virkninger af Ca2+.
Referencer
- ^ a b Clapham DE (december 2007). "Calcium signaling". Cell. 131 (6): 1047-58. doi:10.1016/j.cell.2007.11.028. PMID 18083096. S2CID 15087548.
- ^ a b Demaurex N, Nunes P (april 2016). "The role of STIM and ORAI proteins in phagocytic immune cells". American Journal of Physiology. Cell Physiology. 310 (7): C496-508. doi:10.1152/ajpcell.00360.2015. PMC 4824159. PMID 26764049.
- ^ Uhlén P, Laestadius A, Jahnukainen T, Söderblom T, Bäckhed F, Celsi G, Brismar H, Normark S, Aperia A, Richter-Dahlfors A (juni 2000). "Alpha-haemolysin of uropathogenic E. coli induces Ca2+ oscillations in renal epithelial cells". Nature. 405 (6787): 694-7. Bibcode:2000Natur.405..694U. doi:10.1038/35015091. PMID 10864327. S2CID 4420606.
- ^ Putney JW, Tomita T (2012) Phospholipase C signaling and calcium influx. Advances in Biological Regulation 52: 152-64.
- ^ Rash BG, Ackman JB, Rakic P (februar 2016). "Bidirectional radial Ca2+ activity regulates neurogenesis and migration during early cortical column formation". Science Advances. 2 (2): e1501733. Bibcode:2016SciA....2E1733R. doi:10.1126/sciadv.1501733. PMC 4771444. PMID 26933693.
- ^ Berridge MJ, Lipp P, Bootman MD (oktober 2000). "The versatility and universality of calcium signalling". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 1 (1): 11-21. doi:10.1038/35036035. PMID 11413485. S2CID 13150466.
- ^ Joseph SK, Hajnóczky G (maj 2007). "IP3 receptors in cell survival and apoptosis: Ca2+ release and beyond". Apoptosis. 12 (5): 951-68. doi:10.1007/s10495-007-0719-7. PMID 17294082.
- ^ Ali ES, Hua J, Wilson CH, Tallis GA, Zhou FH, Rychkov GY, Barritt GJ (september 2016). "The glucagon-like peptide-1 analogue exendin-4 reverses impaired intracellular Ca2+ signalling in steatotic hepatocytes". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1863 (9): 2135-46. doi:10.1016/j.bbamcr.2016.05.006. PMID 27178543.
- ^ Koolman J, Röhm KH (2005). Color Atlas of Biochemistry. New York: Thieme. ISBN 978-1-58890-247-4.
- ^ Berg J, Tymoczko JL, Gatto GJ, Stryer L. Biochemistry (Eighth udgave).
Medier brugt på denne side
Forfatter/Opretter: RaihaT at engelsk Wikipedia, Licens: CC BY-SA 3.0
PLC mediated cleavage of PIP2 to DAG and IP3.
Forfatter/Opretter: Claire Cato, Licens: CC BY-SA 4.0
The calcium signaling pathway is involved in a variety of cellular processes including muscle contraction, gamete fertilization, and neurotransmitter release. Since the calcium second messenger has such widespread cellular functionality, it must be tightly regulated. ITP3K, shown in step 6 in the schematic, plays a role in calcium homeostasis by means of signal termination.