Äsja avastatud kaltsiumipumbad: rakulise suhtluse võti!

Äsja avastatud kaltsiumipumbad: rakulise suhtluse võti!

Viimased uuringud kaltsiumi transpordimehaanika kohta inimkehas võivad avaldada meditsiiniteadusele kaugeleulatuvat mõju. Rahvusvaheline töörühm, mida juhtis uuringu juht dr Uwe Schulte Freiburgi ülikoolist, dekodeeris hiljuti rakusiseste kaltsiumipumpade tööpõhimõtte. Need pumbad on üliolulised kaltsiumitaseme reguleerimisel, mis on hädavajalikud nii rakulise suhtluse kui ka paljude füsioloogiliste protsesside jaoks. Selle uuringu tulemused avaldati 20. augustil 2025 erialaajakirjas Looduskommunikatsioonid avaldatud.

Kaltsium (umbes²⁺) toimib kehas nii toitaine kui ka signaalina. Erinevate füsioloogiliste reaktsioonide jaoks õigete signaalide genereerimiseks on kaltsiumi täpne homöostaas ülioluline. Intratsellulaarsetes membraanides sisalduva kaltsiumi ATPaasi tüüpide ringluskiirus on vaid mõnikümmend tsüklit sekundis. Kaltsiumi kontsentratsiooni mõõtmiseks kasutasid teadlased ülikiirete anduritena kaltsiumiga aktiveeritud kaaliumikanaleid. Nii suutsid nad täpselt määrata kaltsiumipumpade transpordikiiruse.

Uuringu üksikasjalikud tulemused

Rakumembraanide elektronmikroskoopia näitas umbes 55 pumbakompleksi tihedust ruutmikromeetri kohta. Huvitav on see, et kaltsiumipumbad interakteeruvad membraani lipiidiga PtdIns (4, 5) P2, võimaldades kaltsiumiioonide kiiret sidumist ja vabanemist. Ilma selle lipiidide sidumiseta aeglustub transpordiprotsess oluliselt. Pumba struktuuri mutatsioonide analüüsid kinnitasid neid leide.

Lisaks kasutasid teadlased PtdIns(4,5)P2 seondumiskoha blokeerimiseks tuntud kaltsiumipumba inhibiitorit thapsigargin. See piiras oluliselt pumpamistegevust. Need teadmised pumbakomplekside 3D-struktuurist ja lipiididest sõltuvast regulatsioonist võivad pakkuda paljutõotavaid lähenemisviise uutele ravimitele, et optimeerida kaltsiumi transporti ja signaalitöötlust, mis võib potentsiaalselt ravida kaltsiumipuuduse või -liigsusega seotud haigusi.

Kontekst ja tulevikuperspektiivid

Kaltsiumi signaaliülekanne on oluline mitte ainult inimestele, vaid ka teistele eukarüootsetele organismidele. Uuringutulemused näitavad, et Ca transpordimehhanismid²⁺erinevates eukarüootsetes kuningriikides on arenenud evolutsiooni käigus. Need uuringud on olulised, et mõista kaltsiumi signaaliülekande väljakutseid ja keerukust spetsialiseerunud Ca kaudu²⁺-Siduvad valgud ja signatuurid on määratletud. Seal on arvukalt riiklikke ja rahvusvahelisi projekte, mis käsitlevad kaltsiumi transpordi põhitõdesid ja võtavad arvesse seente, loomade ja taimede võrdlevaid uuringuid, nt. PubMed teatatud.

Kaasatud teadlased on pärit mitmest institutsioonist, sealhulgas Max Plancki molekulaarfüsioloogia instituudist. Prof dr Bernd Fakler Freiburgi ülikoolist, samuti tema kolleegid prof dr Stefan Raunser ja prof dr Heiko Rieger andsid olulise panuse pumpade tööpõhimõtte uurimisse. Nende töö annab tervikliku raamistiku, mis avab nii teoreetilise kui ka praktilise ülevaate kaltsiumi signalisatsioonist.