當動物和植物受到如細菌攻擊、氣味和寒冷等影響時，鈣離子會流入細胞。鈣向細胞提供信號告知其細胞外正在發(fā)生什么，然而由于高濃度的鈣對細胞是有毒的，它必須被再度快速泵出。來自哥本哈根大學和奧爾胡斯大學丹麥國家研究基金PUMPkin中心的研究人員現(xiàn)在證明細胞外膜上的鈣泵非常地調(diào)整了泵速來適應鈣濃度 生物通報道  當動物和植物受到如細菌攻擊、氣味和寒冷等影響時，鈣離子會流入細胞。鈣向細胞提供信號告知其細胞外正在發(fā)生什么，然而由于高濃度的鈣對細胞是有毒的，它必須被再度快速泵出。來自哥本哈根大學和奧爾胡斯大學丹麥國家研究基金PUMPkin中心的研究人員現(xiàn)在證明細胞外膜上的鈣泵非常地調(diào)整了泵速來適應鈣濃度。這些研究結果發(fā)表在的《自然》（Nature）雜志上。鈣泵定位在人類、動物與植物的細胞膜上，來自奧爾胡斯大學和哥本哈根大學的研究人員現(xiàn)在提供了關于鈣泵調(diào)控細胞內(nèi)鈣量機制的新信息。細胞內(nèi)的鈣量對于細胞的健康和生存至關重要。
“結果表明鈣泵可以測量細胞的鈣含量，并根據(jù)這一信息調(diào)整它的速度。這可以防止細胞質(zhì)中的鈣離子濃度達到損害細胞的臨界濃度。當鈣濃度較低時鈣泵處于無活性狀態(tài)，而當鈣濃度增高時它就會被逐步激活，”博士后研究人員Henning Tidow和Lisbeth Rosager Poulsen說。免費申請《Molecular Probes熒光探針和標記技術手冊》！
研究人員是以定位在模式植物擬南芥（阿拉伯芥，thale cress）細胞膜上的鈣泵作為研究起點，但調(diào)控機制也適用于人類和動物對應的鈣泵。鈣泵結合兩個鈣調(diào)蛋白
以往的研究表明動物和植物的鈣泵與一種稱為鈣調(diào)蛋白（calmodulin）一起發(fā)揮功能。當細胞內(nèi)存在大量鈣離子時，一些鈣離子與鈣調(diào)蛋白相結合，由此能夠激活鈣泵。“我們純化了鈣泵與鈣激活鈣調(diào)蛋白相互作用的部分，我們成功地結晶了一個蛋白質(zhì)復合物。讓我們感到大為驚奇地是，我們發(fā)現(xiàn)鈣泵結合了兩個鈣調(diào)蛋白，而非一直認為的一個，”Tidow.博士解釋說。
三步調(diào)控鈣泵有兩個鈣調(diào)蛋白參與鈣泵活性調(diào)控，這一事實意味著鈣泵有三步。當沒有鈣激活鈣調(diào)蛋白結合時鈣泵關閉，當結合一個鈣調(diào)蛋白時鈣泵處于中速，當結合兩個鈣調(diào)蛋白時鈣泵處于全速。
“鈣泵需要相當大的能量將鈣運出細胞。因此重要的是，只有當需要移除鈣時它們才會被激活。鈣泵內(nèi)有兩個鈣調(diào)蛋白結合域，細胞能夠調(diào)整運輸至節(jié)能，同時能夠在鈣濃度接近有毒水平時快速減少鈣離子量，”Poulsen博士說。數(shù)學揭示生物功能
研究人員還利用數(shù)學網(wǎng)絡模型進一步確定了鈣泵的作用差異是否取決于激活的鈣調(diào)蛋白數(shù)量是零、一個或是兩個。這揭示了細胞內(nèi)鈣泵調(diào)控鈣的另一個特征。
“我們可以證明當發(fā)現(xiàn)濃度高于仔細定義的閾值時，細胞只對進入的鈣離子做出應答。這對于例如在晝夜節(jié)律或細胞過程中細胞定義它們的狀態(tài)或許是非常重要的，”Tidow博士說。
（生物通：何嬙）