Nyopdagede calciumpumper: nøglen til mobilkommunikation!

Nyopdagede calciumpumper: nøglen til mobilkommunikation!

Den seneste forskning i calciumtransportmekanik i den menneskelige krop kan have vidtrækkende konsekvenser for lægevidenskaben. Et internationalt hold ledet af studieleder Dr. Uwe Schulte fra Universitetet i Freiburg afkodede for nylig det funktionelle princip for calciumpumperne inde i cellen. Disse pumper er afgørende for regulering af calciumniveauer, som er afgørende for både cellulær kommunikation og mange fysiologiske processer. Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort den 20. august 2025 i fagbladet Naturkommunikation offentliggjort.

Calcium (ca²⁺) fungerer som både et næringsstof og et signal i kroppen. For at generere de korrekte signaler for forskellige fysiologiske reaktioner er præcis calciumhomeostase afgørende. Calcium ATPase-typer i intracellulære membraner har omsætningshastigheder på kun et par tiere af cyklusser i sekundet. For at måle calciumkoncentrationer brugte forskerne calciumaktiverede kaliumkanaler som ultrahurtige sensorer. På den måde var de i stand til præcist at bestemme kalciumpumpernes transporthastighed.

Detaljerede resultater af undersøgelsen

Elektronmikroskopi af cellemembranerne afslørede tætheder på ca. 55 pumpekomplekser pr. kvadratmikrometer. Interessant nok interagerer calciumpumperne med membranlipidet PtdIns(4,5)P2, hvilket tillader hurtig binding og frigivelse af calciumioner. Uden denne lipidbinding bremses transportprocessen betydeligt. Analyser af mutationer i pumpestrukturen bekræftede disse fund.

Derudover brugte forskerne thapsigargin, en kendt calciumpumpehæmmer, til at blokere bindingsstedet for PtdIns(4,5)P2. Dette begrænsede pumpeaktiviteten betydeligt. Denne indsigt i 3D-strukturen af ​​pumpekomplekser og lipidafhængig regulering kunne give lovende tilgange til nye lægemidler til at optimere calciumtransport og signalbehandling, potentielt behandle sygdomme forbundet med calciummangel eller overskud.

Kontekst og fremtidsperspektiver

Calciumsignalering er essentiel ikke kun for mennesker, men også for andre eukaryote organismer. Forskningsresultater viser, at transportmekanismerne for Ca²⁺i de forskellige eukaryote riger har udviklet sig over evolution. Disse undersøgelser er vigtige for at forstå udfordringerne og kompleksiteten af ​​calciumsignalering på tværs af specialiseret Ca²⁺-Bindende proteiner og signaturer er defineret. Der er talrige nationale og internationale projekter, der beskæftiger sig med det grundlæggende i calciumtransport og tager højde for sammenlignende undersøgelser mellem svampe, dyr og planter, som f.eks. PubMed rapporteret.

De involverede forskere kommer fra flere institutioner, herunder Max Planck Institute for Molecular Physiology. Prof. Dr. Bernd Fakler fra Universitetet i Freiburg, samt hans kolleger Prof. Dr. Stefan Raunser og Prof. Dr. Heiko Rieger, ydede et væsentligt bidrag til at forske i, hvordan pumperne fungerer. Deres arbejde giver en omfattende ramme, der åbner både teoretisk og praktisk indsigt i calciumsignalering.