Новооткрити калциеви помпи: ключ към клетъчната комуникация!

Новооткрити калциеви помпи: ключ към клетъчната комуникация!

Последните изследвания на механиката на транспортиране на калций в човешкото тяло могат да имат далечни последици за медицинската наука. Международен екип, ръководен от ръководителя на изследването д-р Уве Шулте от университета във Фрайбург, наскоро декодира функционалния принцип на калциевите помпи вътре в клетката. Тези помпи са от решаващо значение за регулиране на нивата на калций, които са от съществено значение както за клетъчната комуникация, така и за много физиологични процеси. Резултатите от това проучване са публикувани на 20 август 2025 г. в специализираното списание Nature Communications публикувани.

Калций (прибл²⁺) действа както като хранително вещество, така и като сигнал в тялото. За генериране на правилните сигнали за различни физиологични реакции, точната калциева хомеостаза е от решаващо значение. Типовете калциева АТФаза във вътреклетъчните мембрани имат скорости на оборот само няколко десетки цикъла в секунда. За измерване на концентрациите на калций учените са използвали активирани с калций калиеви канали като ултрабързи сензори. По този начин те успяха да определят точно транспортната скорост на калциевите помпи.

Подробни резултати от изследването

Електронната микроскопия на клетъчните мембрани разкрива плътности от около 55 помпени комплекса на квадратен микрометър. Интересното е, че калциевите помпи взаимодействат с мембранния липид PtdIns(4,5)P2, което позволява бързо свързване и освобождаване на калциеви йони. Без това липидно свързване процесът на транспортиране се забавя значително. Анализите на мутациите в структурата на помпата потвърдиха тези открития.

Освен това, изследователите са използвали тапсигаргин, известен инхибитор на калциевата помпа, за да блокират мястото на свързване на PtdIns(4,5)P2. Това значително ограничава помпената дейност. Тези прозрения в 3D структурата на помпените комплекси и зависимата от липидите регулация биха могли да осигурят обещаващи подходи за нови лекарства за оптимизиране на транспорта на калций и обработка на сигнала, потенциално лекуващи заболявания, свързани с дефицит или излишък на калций.

Контекст и бъдещи перспективи

Калциевият сигнал е от съществено значение не само за хората, но и за други еукариотни организми. Резултатите от изследванията показват, че транспортните механизми за Ca²⁺в различните еукариотни царства са еволюирали през еволюцията. Тези проучвания са важни за разбиране на предизвикателствата и сложността на калциевото сигнализиране в специализирани Ca²⁺-Определят се свързващи протеини и сигнатури. Има множество национални и международни проекти, които се занимават с основите на транспорта на калций и вземат предвид сравнителни изследвания между гъби, животни и растения, като напр. PubMed докладвани.

Участващите изследователи идват от няколко институции, включително Института за молекулярна физиология Макс Планк. Проф. д-р Бернд Факлер от университета във Фрайбург, както и колегите му проф. д-р Щефан Раунзер и проф. д-р Хайко Ригер, направиха значителен принос в изследването на това как работят помпите. Тяхната работа предоставя цялостна рамка, която отваря както теоретични, така и практически прозрения за калциевото сигнализиране.