Calmodulina

A calmodulina (CaM) é unha proteína intracelular, de baixo peso molecular que expresan todas as células eucariotas. Únese ao ión calcio, para o que ten catro sitios de unión, e é un dos reguladores na transdución de sinais por calcio na célula, de onde lle vén o seu nome (en inglés, calcium-modulated protein, proteína modulada por calcio). O calcio participa no sistema de transdución de sinais intracelulares actuando como un segundo mensaxeiro difusible do estímulo inicial, e a calmodulina funciona como receptor reversible para o Ca⁺². A calmodulina asóciase a multitude de proteínas diferentes regulando a súa actividade, polo que funciona como un mensaxeiro intermediario regulador.^[1][2]

Estrutura tridimensional da calmodulina.

Funcións

A calmodulina media procesos inflamatorios, metabólicos, a apoptose, a contracción do músculo liso (vasoconstrición das arterias), o movemento intracelular, a memoria a curto e a longo prazo, o crecemento de células nerviosas e as respostas inmunes.

A calmodulina exprésase en moitos tipos celulares e pode ter diferentes localizacións na célula, como no citoplasma, dentro dos orgánulos, ou asociada coa membrana plasmática ou as membranas dos orgánulos. Moitas das proteínas ás que se une a calmodulina non poden unirse ao calcio por si mesmas, e utilizan a calmodulina como sensor do calcio e transdutor de sinais. A calmodulina pode tamén utilizar o calcio almacenado no retículo endoplasmático, e o retículo sarcoplásmico. A calmodulina pode sufrir modificacións postraducionais, como fosforilación, acetilación, metilación e corte proteolítico, que modulan as súas accións.

Ademais, para exercer a súa función reguladora a calmodulina interacciona cun amplo rango de encimas e compoñentes do citoesqueleto disparando respostas bioquímicas moi específicas, que se exercen a través das proteínas ás cales se une e que se coñecen co nome de proteínas de unión á calmodulina (PUCaMs) ^[3].

Outra das funcións recentemente descubertas é a relacionada coa motilidade espermática. Localizouse esta proteína na cabeza dos espermatozoides o cal suxire a súa participación na capacitación e na reacción acrosómica ^[4][5]. A fosforilación de proteínas é un proceso implicado na regulación da motilidade espermática e diferentes fosfoproteínas foron asociadas co inicio e mantemento da mesma.

A calmodulina realiza un papel moi importante no metabolismo enerxético porque, ao ligarse á fosforilase quinase, activa a glicólise^[6]. Presenta unha estrutura similar á da troponina C (70% de semellanza) o cal lle permite sincronizar a contracción muscular ^[7].

Estrutura

A calmodulina é unha proteína pequena, composta por 148 aminoácidos e cun peso molecular de 16.706 Da de secuencia moi conservada. Está formada por unha única cadea polipeptídica e presenta un dominio globular N-terminal e un dominio globular C-terminal unidos entre si por unha zona de unión flexible. Cada un destes dominios presenta dous lugares de unión ao calcio (chamados mans EF) e están formados por unha conformación de 12 residuos aminoacídicos, rodeados por dúas hélices que poden adoptar diversos ángulos de apertura, o que facilita a súa unión a diversas proteínas.^[8]

Modo de acción

Cando a concentración de ión Ca⁺² aumenta a 1 µM, a unión do Ca⁺² á calmodulina provoca un cambio de conformación na proteína. Pode unirse a catro ións calcio e a súa unión inducirá distintos cambios alostéricos na proteína, principalmente a rotación dos dous dominios globulares. Como consecuencia deste cambio conformacional despois da unión do calcio quedan expostos grupos metilo hidrófobos pertencentes a residuos de metionina. Isto implica que se formen certas superficies hidrófobas que poidan unirse a hélices alfa anfipáticas da proteína diana, xa que estas hélices conteñen algunhas rexións hidrófobas complementarias. A flexibilidade da molécula permítelle á calmodulina unirse a moi diversas proteínas e desta maneira controla a súa actividade.

A familia da calmodulina

• Calmodulina 1
• Calmodulina 2
• Calmodulina 3
• Proteína similar á calmodulina 1
• Proteína similar á calmodulina 3
• Proteína similar á calmodulina 4
• Proteína similar á calmodulina 5
• Proteína similar á calmodulina 6

Outras proteínas de unión ao calcio

A calmodulina pertence a un dos dous grupos principais de proteínas de unión ao calcio, chamadas proteínas de man EF (dominio estrutural hélice-bucle-hélice). O outro grupo son as chamadas anexinas (lipocortinas), que se unen ao calcio e a fosfolípidos. Moitas outras proteínas pode unirse ao calcio, pero a unión ao calcio non é a súa función principal.